| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Температуры, кипения, плавления, прочие… Перевод единиц измерения температуры. Воспламеняемость. / / Температура продуктов сгорания, выходящих газов, температура выхлопных газов, температура выпуска, вытяжная температура, температура выхлопа, температура выхлопных газов, температура отходящих газов — различные процессы, природный газ, сжиженный газ. ..Поделиться:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Температура выхлопной трубы автомобиля
Всё об выхлопной системе автомобиля — Советы автолюбителям
Работоспособность двигателя, практически полностью, зависит от качества обработки горючей жидкости. В процессе сгорания топлива, высвобождается требуемое количество энергии, однако, параллельно этому, выделяется газ, в котором система не нуждается. Данный газ заполняет рабочее пространство, создавая препятствия для поступления следующей партии топлива, для проведения повторного сжигания. В целях вывода отработанных газов, была разработана соответствующая система, позволяющая оперативно избавляться от выделяемых отходов.
При накоплении большого количества газа, создается давление, которое воздействует на поршень, открывающий дорогу для дальнейшего прохождения. Чтобы в процессе вывода не возникало определенных сложностей, со стороны выхода газов создается разряженное пространство. Именно для этих целей используется совокупность элементов, именуемая выхлопной системой.
Наличие разряженного воздуха является очень важным моментом. Но, для чего он необходим? Чтобы было понятнее, создается некий эффект, позволяющий мгновенно высасывать продукты распада, наподобие пылесоса. Благодаря этому, рабочее пространство максимально возможным образом освобождается от отходов для проведения процесса обработки топлива сначала. Разряженность достигается путем создания условий, при которых возникают силы инерции газов, действующие своеобразным образом. В процессе выхода отработанных газов, давление изменяется в сторону увеличения, после чего, происходит разряжение.
Основными источниками, препятствующими нормальному выделению газов, могут быть дополнительные изгибы системы, неисправности некоторых элементов, либо гофра, установленная с некоторыми отклонениями от стандартных показателей. В результате этого, камера наполняется топливной смесью в недостаточном процентном соотношении. Это способствует снижению физических характеристик двигателя. Чтобы себя застраховать, некоторые водители используют выхлопные системы прямоточного типа, в большинстве случаев, с более широким диаметром трубы. Таким образом исчезают все препятствия на пути выхода отработанного газа.
Читайте также: Как удалить наклейку с кузова автомобиля
Строение прямоточной системы вывода отработанных газов подразумевает наличие коллектора и катализатора. Основной задачей последнего является очистка выходящих газов от ядовитых веществ, снижая вредное воздействие до минимальных показателей. Структура коллектора может быть различной, все зависит от количества цилиндров двигателя.
В качестве основного устройства, отвечающего за снижение скорости передвижения газов, берется резонатор. За счет этого в разы уменьшается уровень производимого шума. В данном случае, резонатор выступает в роли первичного средства. Следующим элементом является глушитель, который предназначен для снижения уровня шума до минимума. Глушитель может быть оборудован датчиками и фильтрами, улавливающими сажу, с последующим распознаванием ее структуры.
Выхлопная система спортивного типа
Для начала, основное внимание уделяется строению выхлопной системы стандартного автомобиля. В основном, такие системы имеют 2-3 участка, которые препятствуют быстрому перемещению газа. Сажевый фильтр, в такой системе, отсутствует. Резонатор имеет пониженное сопротивление. Выпускной коллектор, в данном случае, является одним из самых слабых мест.
Строение коллектора определяется длиной элемента. В случае с коротким звеном системы, целесообразнее использовать конструкцию, состоящую из четырех отводов, перетекающих в одну трубу. Если звено длинное, то форма изменяется согласно требуемым условиям. В этом случае, четыре отвода разделяются на пары, образуя две парные трубы, также перетекающие в одну.
Определенная структура коллектора формируется под те или иные нужды. В случае с коротким коллектором, преследуется цель обслуживания мощных автомобилей, обладающих высокими скоростными возможностями. Так же, он используется в случае повышения характеристик мощности при модернизации. Вариант с длинным коллектором целесообразнее использовать в условиях городского движения. Здесь стоит отметить, что изменение параметров системы выхлопа предусматривает установку новых настроек в системе подачи горючего.
Читайте также: Принцип работы ДВС
Монтаж резонатора осуществляется в месте с понижающимся давлением газа. Таким образом, можно повысить мощность двигателя. Мощность системы увеличивается в связи с повышением оборотов. Почему увеличиваются обороты? Обороты увеличиваются, в первую очередь, за счет того, что отражатель повышает скорость движения продуктов распада. Таким образом, продуваемость камер моторного отсека становится значительнее. Монтируя глушитель, на максимально далеком расстоянии от резонатора, можно добиться снижения воздействия на процесс разряжения воздуха. В соединительных целях используется особый вид гофра.
Включая в структуру системы широкую трубу, можно добиться неплохого результата по глушению звука, не превышающего отметки в 100 децибел. Однако, если такая труба будет соответствовать параметрам типа А, изменится мощность двигателя в сторону повышения возможностей, но звук будет не соответствовать разрешенным стандартам, составляющим 120 децибел. Для городской местности это является нарушением.
Герметик, как средство восстановления системы
Используя какую-либо технику, ее некоторые элементы со временем изнашиваются. Автомобильные детали не исключение. Кузов и подвеска изготавливаются из более прочных материалов, так как изначально готовятся к работе в жестких условиях. Однако некоторые другие элементы, где воздействие не столь значительное, имеют менее долговечную основу. В качестве примера можно привести тормозные колодки, эксплуатация которых ведется в достаточно агрессивных условиях.
Читайте также: Как выбрать автополироль для кузова автомобиля
Режим работы выхлопной системы, в общем, также достаточно агрессивный. Система выхлопа располагается в нижней части автомобиля, поэтому механические повреждения возникают на постоянной основе. Однако, это не основной фактор. Более серьезные разрушительные последствия возникают в следствии воздействия высокой температуры, в совокупности с химическими элементами. Чтобы иметь представления, о каких температурах идет речь, нужно принять во внимание, что коллектор нагревается до 1300 °С. Из этого можно сделать вывод о том, что материал должен иметь высокую степень плавления. Здесь используется чугун с высокой устойчивостью к нагреванию. На стыках элементов, температура, в среднем, ниже на 150-200 °С.
Высокие температуры свойственны внутреннему участку, внешние структуры находятся в более выгодном положении. Однако, внешняя часть подвергается резкому изменению температуры, вызванному окружением. Помимо этого, различного рода химические реагенты могут также оказывать угнетающее воздействие на целостность поверхности.
Взяв во внимание все выше перечисленное, средний срок службы выхлопной системы составляет от 3-5 лет. Если материалы корпуса дешевые, то этот показатель еще ниже. Как правило, в процессе эксплуатации, более серьезному воздействию подвергаются участки соединения элементов. Чтобы избежать протечек и утраты герметичности применяются специализированные герметики, температура разрушения которых чуть больше 1000 °С.
Если статья была Вам полезна, можете поделиться материалом в социальных сетях:
Смотрите как нагревается выхлопная система автомобиля
У многих из нас всегда есть страх перед выхлопной системой. Все мы знаем, что вся выхлопная система нагревается из-за горячих выхлопных газов, поступающих из двигателя, в результате чего немало людей получали от нее ожоги. Особенно об этом знают владельцы мотоциклов, в которых выхлопные трубы расположены в непосредственной близости к ногам. Но как сильно на самом деле нагревается выхлопная система? Все ли элементы системы нагреваются равномерно? Смотрите подробный ролик об этом на примере автомобиля Honda S2000, который снят с помощью специального тепловизора.
Это очередной ролик из серии автомир глазами теплокамеры. Автор этих роликов на этот раз снял видео о работе выхлопной системы автомобиля. Видео снято с самого запуска двигателя. Затем автор после хорошей прогазовки показал нам, как нагреваются все компоненты выхлопной системы.
Отличный ролик, который детально показывает нам систему отвода горячих газов из камеры сгорания двигателя.
Обратите внимание, на видео наложены данные о температуре различных компонентов выхлопной системы (верхний левый угол). Как видите например глушитель, вопреки страхам, на самом деле нагревается не очень сильно. Хотя отдельные компоненты выхлопной системы действительно очень горячие.
Правда стоит отметить, что видео снято, когда автомобиль стоит на месте на холостом ходу. А как будет выглядеть выхлопная система глазами тепловой камеры во время движения автомобиля? Это также интересно было бы посмотреть. Надеемся, что автор ролика ответит на этот вопрос в скором времени.
Для тех кто не видел другие ролики снятые с помощью тепловой комеры вот список:
| Что происходит с замороженным двигателем: Взгляд с помощью тепловизионной камеры |
| Смотрите как нагреваются шины во время бробуксовки |
| Вот насколько разогреваются тормоза, если ехать на зажатом ручнике | Видео |
| Вот что происходит если завести двигатель без масла |
Выпуск отработавших газов: все не так просто, как может показаться | Автокомпоненты. Бизнес. Технологии. Сервис
Параметры, определяющие качество
На эффективность подавления шума и безопасность использования всей выхлопной системы влияют в первую очередь такие факторы, как конструкция глушителя, диаметр внутренних труб, надежность и способ крепления элементов системы к шасси. Также чрезвычайно важным является качество швов и уплотнений, используемых в соединениях и деталях системы.
Глушители, поставляемые на вторичный рынок, часто отличаются от оригинальных конструкций, устанавливаемых автопроизводителем при выпуске автомобиля. Даже крупные компании, производящие глушители, упрощают оригинальную конструкцию, если она оказывается слишком, на их взгляд, нетехнологичной. Существуют и такие поставщики запчастей, которые умышленно предельно упрощают заводские конструкции выпускных систем. Снижая собственные затраты, они имеют возможность предложить покупателю очень дешевые, по сравнению с оригинальными конструкциями, продуктовые линейки.
Изменение конструкции глушителя, при сохранении его оригинальных параметров и, главное, характеристик, требует проведения ряда тестов и исследований. Производители, меняющие конструкции без каких-либо согласований и тестов своих изделий, часто реализуют их на рынке, а затем их продукция нарушает нормальную работу всей выхлопной системы автомобиля.
Еще одним важным фактором, определяющим выбор выхлопной системы, является использование соответствующих диаметров труб в глушителе. Ведь можно сконструировать глушитель, используя трубы заниженного, от оригинала, диаметра, и он будет существенно понижать шумовой фон. Но подобное «дросселирование» потока выхлопных газов обязательно отразится на снижении эффективности работы двигателя.
Нельзя не остановиться на проблеме материалов, используемых в глушителях. На выхлопную систему действуют такие вредные внешние факторы, как резкие изменения температуры, например при езде во время дождя. Неблагоприятно влияет на элементы системы выпуска отработавших газов и эксплуатация в зимний период, когда на детали действуют низкие температуры; контакт со снегом, солью вызывает образование очагов коррозии. А если учесть, что и внутренняя поверхность элементов глушителя подвергается воздействию кислых сред, то становится понятно, почему выбор материала глушителя влияет не последним образом на срок его службы.
Глушители, устанавливаемые на автозаводе, как правило, изготовлены из листов и труб, материалом которых являются нержавеющие и жаропрочные стали. Из-за высокой цены этих материалов детали системы выпуска газов, предназначенные для реализации на вторичном рынке, делают из рядовой стали, но обрабатывают с обеих сторон антикоррозионным покрытием, главным образом на основе алюминия. Покрытие наносится слоем 80…120 г/м2, толщина определяет устойчивость поверхности к коррозии. Качество покрытия можно оценить визуально: если слой нанесен тонкий, то поверхности деталей не блестят, а имеют матовый алюминиевый оттенок.
Важна, безусловно, для продления срока службы системы выпуска газов толщина самого металла глушителя, поскольку чем он толще, тем дольше изделие прослужит.
Кроме стали в конструкции глушителя используются материалы, поглощающие или же отражающие звуки. С функциями шумоподавления хорошо справляется стекловолокно. Материал характеризуется отличными характеристиками глушения шума и, по сравнению с другими звукоизолирующими технологиями, не наносит вреда окружающей среде. Стекловолокно не поглощает конденсат, но способствует его испарению из глушителя. Этот материал не меняет своих свойств даже при температуре +900°С. Технология текстурирования стекловолокна позволяет тщательно заполнить «карманы» глушителя.
Важно помнить, что все элементы системы выпуска отработавших газов следует монтировать в строгом соответствии с предназначенными для них местами на днище кузова.
Выхлопная система должна быть закреплена без напряжений, ее расположение должно обеспечивать возможность свободного смещения под действием изменения окружающей и внутренней температуры. При замене отработавшей свой ресурс выхлопной системы на новую эластичные резиновые элементы также меняются.Необходимо также добавить, что при установке нового глушителя надо обратить внимание на эстетичный вид и антикоррозионную защиту сварных швов, на кронштейны крепления, расположенные на трубах и резонаторах. Металл креплений должен быть определенной толщины, а сами крепления должны быть приварены сварными швами достаточной длины. Сварка частей системы является важнейшим фактором, влияющим на надежность всей выхлопной системы, которой приходится постоянно воспринимать динамические нагрузки различной силы.
Катализаторы на страже чистоты «выхлопа»
Как известно, назначением выхлопной системы является отвод из двигателя отработавших газов, а также снижение шумового эффекта, возникающего в результате пульсации давления выходящих газов. Однако в современных авто выхлопная система выполняет также важнейшую роль и по очистке отработавших газов. С этой целью в выхлопные системы вводятся такие компоненты, как каталитические нейтрализаторы, кислородные датчики, сажевые фильтры и некоторые другие устройства.
В связи с различием в технологиях очистки вредных выбросов каталитические реакторы, предназначенные для «дизелей», нельзя использовать в бензиновых двигателях, и наоборот. В дизельных двигателях задачей очистных устройств является снижение выбросов окиси углерода, которая образуется при работе на обедненной смеси. Снижение выбросов оксида азота в значительной степени обеспечивает действие используемой в двигателях системы рециркуляции отработавших газов (EGR), а также применение системы селективной каталитической нейтрализации (SCR). Хотя в России данная технология, в связи с целым рядом недостатков, а именно высокой ценой, низкой температурой замерзания одного из главных компонентов данной технологии, всего –11,5°С, повышенными требованиями к качеству дизтоплива, используется достаточно редко.
Задачей каталитического нейтрализатора, больше известного в народе под названием катализатор, является преобразование вредных соединений, образующихся в процессе сгорания топлива в двигателе, в несколько менее вредные для экологии вещества. В двигателях с искровой системой зажигания катализаторы окисляют и снижают вредность трех соединений. NOx, или оксид азота, преобразуется в N2 или нейтральный азот, углеводород CH превращается в h4O, а окись углерода CO становится углекислым газом CO2. Поэтому в бензиновых двигателях каталитический нейтрализатор называют трехкомпонентным.
Химические реакции происходят при рабочей температуре катализатора 350…800°С. Для оптимального осуществления процесса сгорания топлива необходимо сохранение стехиометрического состава горючей смеси. Для такой смеси устанавливается специальный коэффициент избытка воздуха λ = 1. Это значит, что для сгорания 1 кг топлива без образования остаточного кислорода потребуется 14,7 кг воздуха. Кстати, при использовании в качестве топлива пропана соотношение воздух/топливо меняется и будет равно 15,6:1.
В качестве материалов, ускоряющих прохождение реакций в катализаторах,используют металлы – палладий, платину, родий, рутений. Эти материалы напыляются на монолитный блок, находящийся внутри реактора и напоминающий своим внешним строением пчелиные соты.Конечно, сгорание происходит и при λ 1, однако только при λ = 1 уровень выбросов вредных соединений минимальный. Надо сказать, что впрыск точно дозированной смеси могут обеспечить только инжекторные устройства, контролируемые и управляемые бортовым компьютером. Поэтому катализаторы работают в основном в автомобилях с инжекторной системой подачи топлива, а в машинах, где горючую смесь готовит карбюратор, используются очень редко.
Каталитические блоки бывают керамическими и металлическими. Керамическая конструкция характеризуется разделением на квадратные, в сечении, соты, с толщиной стенок между каналами 0,05…0,15 мм. В стальных блоках стенки значительно тоньше, всего 0,03…0,07 мм. Такое строение позволяет стальным блокам пропускать больший поток выхлопных газов. Металлические блоки значительно чаще керамических устанавливают на новые автомобили, они отличаются большим тепловым сопротивлением, поэтому, например, только стальные каталитические решетки используют в двигателях, работающих на газе.
К преимуществам керамических блоков можно отнести более благозвучный для человеческого уха звук, издаваемый ими при работе, чем образующийся при прохождении выхлопных газов через металлические «соты». Однако керамический блок отличается гораздо менее прочной структурой, чем металлический, стойкость его к механическим повреждениям низкая, и очень часто они выходят из строя по причине появления трещин, образовавшихся от ударов. Также керамические блоки хуже металлических переносят перепады температур, поэтому, как писалось выше, «керамику» не применяют в двигателях, работающих на газе.
Эксплуатация катализатора – в жестких рамках
Катализатор относится к устройствам автомобиля, состояние которых водителю достаточно сложно диагностировать самостоятельно. Повреждение каталитического нейтрализатора легко обнаружить в результате проведения анализа выхлопных газов, однако выполнить это можно только на диагностическом стенде. Наиболее важным показателем является процентное содержание окиси углерода СО в «выхлопе». В автомобиле с поврежденным катализатором содержание СО достигает от 1,5 до 4%, тогда как нормально работающий катализатор снижает этот показатель примерно до 0,03%, а часто и до более низкого уровня.
Однако симптомы «утраты трудоспособности» катализатора можно обнаружить в процессе эксплуатации автомобиля. Потеря мощности, проблемы с запуском, шумная работа двигателя – все это может быть признаком того, что катализатор поврежден. Также следует проверить, в каком состоянии находится окончание выхлопной трубы. Если оно сильно закопчено, покрыто сажей, это верный знак того, что выхлопная система, и особенно катализатор, может иметь серьезные дефекты.
Рабочий ресурс современных катализаторов постоянно увеличивается, однако большинство производителей рекомендуют менять катализатор после 120…150 тыс. км пробега. Бывают, конечно, случаи, когда катализаторы выхаживают и по 250 тыс. км, но это относится к разряду исключений.
Для продления «жизни» катализатора необходимо тщательно следить за тем, что попадает в заправочный бак машины. Даже незначительное количество этилированного бензина может необратимо повредить катализатор. Поэтому особенно опасно заправлять автомобиль где-то на трассе, приобретая уже разлитое в канистры горючее.
Кроме того, использование топлива низкого качества, загрязненного, приводит к тому, что за счет высокой температуры выхлопных газов внутренняя часть катализатора может расплавиться. Нормальная работа катализатора происходит примерно при 600°С, а некачественное топливо может повысить температуру до 900°С.
Необходимо также систематически контролировать состояние свечей зажигания. Отсутствие искры в одном из цилиндров будет приводить к стеканию несгоревшего бензина в выхлопную систему, что негативно отразится на состоянии катализатора.
Каталитический нейтрализатор может быть разрушен одним ударом о бордюр или выступающий камень, при движении по пересеченной местности. Следует также опасаться резкого охлаждения катализатора, которое может произойти, например, при пересечении автомобилем глубокой лужи.
Кислородный датчик
Сокращение вредных выбросов в выхлопных газах в значительной степени зависит от кислородного датчика, или лямбда-зонда. Конструкция этих устройств претерпела с годами значительные изменения: если изначально это были обычные датчики, то сегодня это уже микропроцессорные системы.
Очистка выхлопных газов первоначально производилась только с использованием каталитических нейтрализаторов. В их функции входило ускорение химической реакции, в результате которой вредные соединения должны были преобразоваться в менее вредные. В 70-х гг. прошлого века был изобретен кислородный датчик. Соединение этого прибора с катализатором позволило значительно поднять уровень очистки отработанных газов. Лямбда-зонд нагревается быстрее катализатора, а значит, система управления двигателем быстрее начинает получать сигналы об изменениях содержания кислорода в выхлопных газах, которое, как известно, определяет оптимальный для сгорания состав топливно-воздушной смеси.
Важным параметром является температура кислородного датчика: при низкой температуре датчик не функционирует, а при слишком высокой либо при частых значительных температурных перепадах могут возникать поломки датчика, снижается его срок службы.
Чтобы стабилизировать температурный режим работы кислородных датчиков, сделать их независимыми от температуры отработанных газов, современные лямбда-зонды оснащают электрическими подогревателями. Постоянная рабочая температура позволяет получать сигналы от датчика в большем диапазоне режимов работы двигателя, что увеличивает в целом чистоту выхлопных газов автомобиля. Благодаря появлению независимых от окружающей температуры подогреваемых датчиков стали применять монтаж сразу двух кислородных датчиков – до и после катализатора. В этом случае контроль количества кислорода в смеси значительно более точен, а функционирование всей выхлопной системы более надежно. Кроме того, таким образом легко контролировать эффективность работы катализатора.
Один из наиболее известных производителей кислородных датчиков – японская компания Denso. Первые датчики компания выпустила в 1977 г., и за прошедшие годы Denso поставила сотни миллионов своих датчиков производителям автотехники по всему миру. Сегодня высокотехнологичные конструкции Denso доступны покупателям вторичного рынка, причем качество продукции не уступает качеству датчиков, идущих на конвейеры ведущих автостроителей.
Программа выпуска Denso охватывает 277 позиций и 1700 модификаций. Большая их часть – уникальные разработки инженеров компании. Среди таких разработок – датчики циркониево-оксидные, цилиндрического либо плоского исполнения, с подогревом и без такового, титановые датчики, лямбда-зонды для обедненных смесей, линейные A/F и другие.
Не менее известна продукция фирмы NGK. За последние 30 лет компания реализовала более 600 млн кислородных датчиков марки NTK. В течение последнего десятилетия предприятие стало одним из основных поставщиков подобных компонентов, как на вторичном рынке, так и при комплектации новых машин.
Технологии, связанные с производством кислородных датчиков, были освоены компанией NGK еще в 80-х гг. прошлого века, а объемы продаж датчиков NTK увеличивались год от года. До 1999 г. было реализовано 100 млн датчиков, в 2003 г. объем реализации составил 200 млн ед. За следующие четыре года объем возрос вдвое. Сегодня, когда датчики марки NTK уже отметили свое 30-летие, в компании утверждают, что в мире за этот период было продано более 700 млн датчиков.
Увеличению спроса на лямбда-датчики способствуют все более и более жесткие экологические нормы, вводимые в мире. Например, в начале нынешнего века, перед введением OBD II (On-Board-Diagnosis II), требованиями предусматривалась установка одного регулировочного кислородного датчика, но с введением OBD II каждый вновь зарегистрированный автомобиль должен иметь, кроме регулирующего датчика, еще и диагностический. Автомобили с двумя выхлопными трубами должны оборудоваться сегодня не менее чем двумя датчиками каждого вида.
Еще одним фактором, обуславливающим рост продаж датчиков, стало появление двигателей с пониженным расходом топлива, растет число регистрируемых мотоциклов, которые в Европе сегодня оснащаются трехкомпонентными катализаторными нейтрализаторами и кислородными датчиками.
Лямбда-зонды тоже ломаются
Одной из причин значительных объемов продаж кислородных датчиков является то, что поврежденный датчик ремонту не подлежит, а меняется на новый.
Однако лямбда-зонды, изготовленные известными производителями, как правило, не ломаются в течение всего срока эксплуатации транспортного средства, если, конечно, на них не воздействуют внешние причины, например механические удары, приводящие к появлению трещин в керамических элементах либо к обрыву соединения корпуса и кабеля. Загрязнение датчика оседающими на него твердыми частицами, вылетающими вместе с выхлопными газами, приводит к задержке его реагирования на изменения в составе выхлопных газов и, как следствие, вызывает неверные действия электронного модуля, управляющего работой двигателя. Также и влияние влаги, попадающей в места электросоединений, появление коррозии на металлических поверхностях контактов отражаются на качестве сигналов, передаваемых датчиком.
Итак, как мы видим, если учесть при выборе элементов системы выпуска отработавших газов все необходимые для долгой и надежной работы факторы, то можно действительно получить качественно и надежно работающую систему, а достаточно высокая цена ее будет вполне оправданна.
Температура выхлопной трубы автомобиля
В процессе работы двигателя, сгораемое топливо в камерах превращается в энергию и отработанные газы, которые нуждаются в удалении, поскольку необходимо освободить пространство для следующей смеси топлива. Поршень приводится в движение выделяемой энергией, при этом она же служит силой выдавливания отработанных газов из системы. Чтобы этот процесс происходил беспрепятственно, важно создать на другой стороне разреженную среду.
С этой целью в конструкции автомобиля используют трубы для выхлопных систем, нередко, для соединения которых, используется гофра.
Почему же разреженный воздух в системе так важен? Именно благодаря такому состоянию воздуха достигается быстрое освобождение камеры от газов. Получается что-то вроде эффекта пылесоса. Поэтому камера становится максимально свободной для приема новой порции топливной смеси. Каким же образом достигается разреженность в системе? Этот эффект образуется в результате действия сил инерции газов. После выброса выхлопных газов, давление повышается, а следом создается разреженная атмосфера.
Препятствовать процессу покидания газов из цилиндра могут дополнительные изгибы в системе, а также всевозможные элементы или неисправности, как то неправильно смонтированная гофра. Как следствие, в камеру поступает неполная порция топливной смеси, и общая мощность двигателя значительно снижается. Для избегания подобных проблем, нередко используют прямоточные выхлопные системы, порой с увеличенным диаметром трубы. Это позволяет отработанным газам беспрепятственно покидать систему.
Прямоточная система состоит из коллектора, который может разветвляться на количество цилиндров в двигателе. Следующим элементом является катализатор, который обеспечивает частичное очищение газов.
После этого выхлоп направляется в резонатор, где происходит снижение скорости движения газов и первичное глушение шума выброса. Затем на пути системы расположен глушитель, который снижает до минимума шумы выхлопа. В этой части могут располагаться датчики и фильтр сажи. Каждый из узлов может соединять с другим гофра.
Если взять для примера стандартную выхлопную систему, то, как правило, она насчитывает несколько мест, которые затрудняют скорое и беспрепятственное перемещение газов в системе. Отсутствует сажевый фильтр, а резонатор в такой системе идет с пониженным сопротивлением. Наиболее же уязвимое место в такой системе – это выпускной коллектор. Его необходимо менять в первую очередь.
Конструкция коллектора зависит от его длины. К примеру, короткий будет иметь конструкция 4-1. Это означает, что четыре отвода будут сходиться в одну трубу. Если же это длинный участок, то, скорее всего, он имеет конструкцию 4-2-1. Согласно такой схеме четыре отвода соединяются попарно, то есть в две трубы, а затем эта пара в одну трубу. Короткий вариант конструкции коллектора больше подходит для мощных машин и тех, кто любит скорость, поскольку прибавляет мощности при 6000 тыс. оборотов в минуту. Второй же вариант больше подойдет для городского движения. При этом следует помнить, что изменение конфигурации выхлопной системы приводит к необходимости настройки в системе подачи топлива автомобиля, а гофра поможет соединить участки.
Что касается резонатора, то его необходимо установить на том участке системы, где давление газов понижается. Это необходимо для повышения мощности двигателя.
На этом участке отражателем нагнетается скорость движения газов, увеличивается объем продувки камер двигателя, что приводит к повышению общей мощности за счет увеличения оборотов. И чтобы снизить влияние на уменьшение разреженности воздуха в системе, глушитель следует установить на максимальном удалении от резонатора. Для их крепления подойдет специальная гофра.
Можно сказать, что в стандартной системе широкий фрагмент трубы на конце участка играет роль глушения звука выхода отработанных газов до отметки в 100Дб. Но если произвести замену наконечника на тип А, тогда мощность двигателя значительно увеличивается. При этом и громкость выхлопа также возрастает до недопустимых, в пределах города норм, 120Дб.
В процессе эксплуатации автомобиля любая деталь подлежит износу. Элементы кузова и подвески прослужат дольше, поскольку при изготовлении они рассчитаны на работу в агрессивной среде и условиях. Есть узлы и детали, которые подвержены более быстрому износу и устареванию. К ним можно отнести тормозные колодки (изнашиваются при прямом использовании), шестерни в коробке переменных передач, которые подвержены большим нагрузкам, гофра и прочее. Что же можно сказать о выхлопной системе?
Этот узел также подвержен механическим повреждениям, со стороны тех же камней на дороге. Но больший урон ей приносит агрессивная среда химических веществ, содержащихся в выхлопных газах и высокой температуры. Например, температура коллектора при работе достигает 1300 градусов. Чтобы избежать расплавления, его изготавливают из жаропрочного чугуна. На стыке коллектора и трубы, который соединяет гофра, температура может доходить до 1100 градусов, а катализатор может достигнуть температуры в 1050 и т.д.
Однако, такие температуры достигаются внутри самой системы, а не снаружи, поэтому там обстановка чуть полегче. Но при этом на внешнюю часть воздействует перепад температур окружающей среды, а также всевозможные химические соединения, которыми устраняют гололед на проезжей части.
Таким образом срок службы выхлопной системы составляет около 3-4 лет, а если ее корпус выполнен не из легированной стали, то и того меньше.
Основная нагрузка приходится на места соединения узлов. Особенно из различных материалов. При этом часто используется гофра. Во избежание протекания отработанных газов и нарушения герметичности используют герметик для выхлопной системы, способный выдержать до 1090 градусов.
Неисправность глушителя очень просто установить. В этом случае даже не нужен визуальный осмотр. Глушитель, требующий ремонта слышно за версту. Громкий неприятный звук способен заставить обернуться даже самого выдержанного человека.
Глушитель, который появился на заре автомобилестроения, позволил внести покой в городские кварталы городов, которые зачастую нарушал рёв моторов первых транспортных средств. Громкий чихающий звук несовершенных моторов давил на барабанные перепонки и распугивал местную детвору.
Приближение автомобиля в конце 19 века было слышно за квартал. Использование глушителя позволило решить эту звуковую проблему. Машины стали ездить тише не нарушая сон и покой городских обитателей.
Глушитель автомобиля является составным элементом системы отведения выхлопных газов, образующихся при работе двигателя. Его главная задача заключается в принудительном подавлении шума, возникающего при отводе отработанных газов сгорающего топлива.
Первые глушители являли собой примитивную конструкцию относительно слабо, подавляющую шумы. В результате высоких температур выхлопных газов низкокачественный материал элемента приходил в негодность и начинал резонировать во время работы мотора.
Качественный современный глушитель способен эффективно подавлять шумы преобразую их в приятное «урчание» из выхлопной трубы. Материал, используемый для производства изделия отличается высоким уровнем устойчивости к перепадам температурного режима и коррозии.
Конструкция и устройство глушителя практически всех моделей автомобилей от различных производителей не отличаются между собой. Она проста и тем не менее эффективна.
Именно она принимает первая раскалённые отработанные газы из камеры сгорания мотора. Очень часто их температура может достигать 1000 градусов.
Именно поэтому приёмная труба изготавливается из тугоплавких материалов устойчивых к высоким температурам. Как правило, производители автомобилей используют сплав чугуна и стали
Его задача заключается в нейтрализации максимального количества вредных веществ в отработанных газах до менее опасных элементов. Работа катализатора направлена на минимизацию ущерба для окружающей среды, в которую поступают выхлопные газы
3. Передний глушитель
Он ещё называется резонатором, так как поглощает звуки, издаваемые проходящими через него выхлопными газами автомобиля. Кроме всего прочего, он минимизирует вибрацию, снижая скорость прохождения газов.
Именно передний глушитель снижает шумность транспортного средства, принимая на себя основной удар поступающих с высокой скоростью раскалённых газов от сгораемого топлива
Окончательно снижает шумность работы машины и отводит в окружающую среду выхлопные газы. Их температура снижается до минимального безопасного уровня.
Работа глушителя и всей системы отвода выхлопных газов сопряжена с высокими температурами. Всё это приводит с течением времени к повреждению поверхности глушителя.
Каждый без исключения водитель слышал как работает повреждённый глушитель. Шумность автомобиля в движении особенно на низких передачах существенно возрастает. Всё это создаёт определённый дискомфорт для водителя и прочих участников дорожного движения.
Слабым звеном любого глушителя, конечно же является сварочный шов. Он при интенсивном использовании машины начинает истончаться под воздействием высокой температуры.
В конечном итоге материал прогорает и начинать пропускать выхлопные газы. Посторонний звук, появляющийся при работе мотора является одним из первых признаков появления проблемы.
Зачастую активное использование машины в зимний период времени приводит к коррозийному поражению поверхности глушителя. Процессы образования очагов ржавчины ускоряются при использовании на дорогах солевой противогололёдной смеси и перепадов температуры.
Практически каждый автомобиль на своём веку «видел» смену и ремонт глушителя не менее одного раза за период эксплуатации.
Важность конструктивного элемента выхлопной системы не нужно преуменьшать. Именно глушитель способен нормализовать работу мотора и комфортную езду на машине.
Спасибо за внимание, удачи вам на дорогах. Читайте, комментируйте и задавайте вопросы. Подписывайтесь на свежие и интересные статьи сайта.
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
Система выхлопа в дизельных двигателях с турбонаддувом ATD и AXR
Перед системой выхлопа стоит задача отводить отработанные газы и при этом поддерживать количество вредных веществ в отработавших газах на минимальном уровне (режим работы каталитического конвертора). Кроме того, системой выхлопа снижаются до минимума шумы, возникающие при сгорании.
Конструкция системы выхлопа зависит от модели двигателя. Детали системы выхлопа свинчены между собой или соединены зажимными хомутами и могут заменяться по отдельности.
Теплозащитные экраны на пути прокладывания труб препятствуют сильному тепловому излучению на нижние детали кузова. После демонтажа все самоконтрящиеся гайки и прокладки должны всегда заменяться. Крепежные кольца и резиновые буферы тоже заменяются.
Срок службы системы выхлопной трубы
Выхлопная труба в вашем автомобиле рассчитана на 60 000 км пробега. Разумеется, срок ее службы зависит также от условий эксплуатации вашего автомобиля. Если вы преимущественно ездите на короткие расстояния, то внутри системы выхлопа выпадает значительно больше конденсата, сажи и агрессивных кислот, чем при поездках на дальние расстояния с хорошо прогретым двигателем.
- Выхлопную трубу с установленным каталитическим конвертором реже поражает коррозия, чем другие узлы, т.к. там газы сгорания вытекают еще с температурой от 800 до 1000°С.
- В выхлопной трубе и оконечном глушителе отработанные газы значительно снижают свою температуру; в оконечном глушителе у них температура всего 150–300°С. Поэтому в оконечном глушителе появляется больше всего водяного конденсата. Он смешивается с продуктами сгорания, образуя агрессивные кислоты, вызывает сквозную коррозию металла выхлопной трубы изнутри наружу.
- Передние части системы выхлопа при движении на большие расстояния могут страдать от температурных нагрузок, когда горячий металл при дожде постоянно подвергается воздействию холодного душа. Материал может треснуть или сломаться.
- Брызги воды или соленая вода способствуют коррозии снаружи. Удары камнями или о твердый грунт так же, как и колебания, возникающие при дефектных подвесках трубы или их отсутствии, тоже сокращают срок службы выхлопной трубы.
- Следует избегать неблагоприятных условий, которые могут привести к появлению высоких температур в каталитическом конверторе. Автомобиль нельзя припарковывать так, чтобы он оказывался вблизи легко воспламеняющихся материалов.
- Применение дополнительной антикоррозийной защиты или антикоррозийных средств для выпускного коллектора и выхлопных труб, каталитических конверторов и теплозащитных экранов не продлит жизнь системе выхлопа. Эти вещества могут воспламениться во время поездки.
Снижение токсичности выхлопных газов
Топливо в основном состоит из углерода и водорода. При сгорании углерод соединяется с атмосферным кислородом, образуя углекислый газ (CO2), водород, соединяясь с кислородом (O2), образует воду (h5O). Например, из 1 л дизельного топлива образуется около 0,9 л воды, которая за счет теплоты сгорания незаметно удаляется через систему выхлопа. Зимой после запуска холодного двигателя вы часто можете наблюдать белые клубы выхлопа. Это водяной конденсат.
Даже в дизельном двигателе, работающем в отличие от бензинового двигателя с большим количеством воздуха, возникают ядовитые вещества, хотя и в сравнительно меньшем количестве. Снижение токсичности выхлопных газов необходимо для соблюдения строгих стандартов на отработанные газы и для дизельных двигателей TDI.
Для того чтобы система выхлопа работала безупречно, нужно обязательно заливать в бак только неэтилированный бензин. Каталитический конвертор выходит из строя из-за свинца, содержащегося в этилированном бензине. Кроме того, никогда не нужно ездить до полного опустошения топливного бака. Нерегулярная подача топлива приводит к перебоям в зажигании, за счет чего несгоревшее топливо попадает в систему выхлопа. Это может привести к перегреванию и повреждению каталитического конвертора.
Турбонагнетатель обеспечивает чистое сгорание
При большом количестве воздуха в камере сгорания топливо сгорает «чисто». Такие составные части отработавших газов, как окись углерода и сажа, образуются в очень незначительных количествах. Турбонагнетатель обеспечивает подачу большего количества всасываемого воздуха.
За счет этого при относительно небольших количествах впрыскиваемого топлива при сгорании возникает избыток воздуха. Это приводит к пониженному количеству вредных веществ в выхлопе. Турбонагнетатель использует отработанные газы, несущиеся со сверхзвуковой скоростью через выпускной коллектор, в качестве энергии привода. Газы проходят через корпус турбины, где ускоряют ротор насоса более чем до 100 000 об/мин. Ротор посредством вала приводит в действие колесо компрессора. Оно всасывает свежий воздух в корпус компрессора и отжимает его в камеры сгорания. Турбокомпрессорный наддув снижает количество вредных веществ в отработавших газах и шум, кроме того, повышает выход мощности и степень эффективности.
Вторичный воздух для запуска холодного двигателя
За счет системы вторичного воздуха достигается ускоренное нагревание и благодаря этому ранний режим готовности каталитического конвертора после запуска холодного двигателя.
Принцип: за счет чрезмерного обогащения рабочей смеси на этапе запуска холодного двигателя в отработавших газах содержится повышенная доля несгоревших углеводородов. За счет вторичного вдувания воздуха в каталитическом конверторе улучшается последующее окисление и, таким образом, уменьшается эмиссия вредных веществ. Высвобождающаяся энергия сокращает время подготовки к работе каталитического конвертора, за счет этого улучшается качество отработавших газов на стадии прогревания двигателя.
Функционирование: блок управления двигателем управляет через реле вторичным насосом для наддува вторичного воздуха. Воздух поступает к универсальным клапанам. Параллельно настраивается клапан наддува вторичного воздуха, который пропускает пониженное давление к универсальным клапанам для наддува вторичного воздуха. Благодаря этому каждый универсальный клапан открывает путь вторичному воздуху к выпускным каналам в головке блока цилиндров.
От вакуумной коробки трубопровод идет через возвратный клапан (к впускному трубопроводу) к клапану наддува вторичного воздуха. Свежий воздух поступает от корпуса воздушного фильтра к насосу вторичного воздуха.
Сигнальная лампочка отработавших газов
Если блок управления двигателем распознает сбои в работе, то это показывается путем включения сигнальной лампочки отработавших газов. Сигнальная лампочка отработавших газов может включаться в мигающем или постоянном режиме. В любом случае вы должны обратиться в мастерскую для того, чтобы опросить запоминающее устройство неисправностей.
Если лампочка горит в прерывистом режиме, то налицо дефект, который при этом состоянии движения может вызвать повреждение каталитического конвертора. В этом случае можно ехать только при пониженной мощности. Если лампочка горит постоянно, то это означает, что имеется неисправность, ухудшающая состав отработавших газов. Нужно считать информацию в запоминающем устройстве неисправностей блока управления двигателем и автоматической коробкой передач.
В бензиновых и дизельных двигателях, наряду с турбонаддувом и системой рециркуляции выхлопных газов, чистоту отработавших газов обеспечивают каталитические конверторы. В бензиновых двигателях это регулируемые каталитические конверторы с лямбда-зондами, в дизельных двигателях нерегулируемые каталитические конверторы окисления. Этот каталитический конвертор преобразует окись углерода и углеводороды в углекислый газ и воду.
Регулируемый каталитический конвертор в разрезе:
Упомянутая система рециркуляции отработавших газов обеспечивает снижение окиси углерода. К этой системе относятся клапан рециркуляции отработавших газов, который при прогретом двигателе часть газов отводит назад в камеру сгорания. Это снижает температуру сгорания и, следовательно, долю вредных веществ в выхлопе.
Конструкция каталитического конвертора окисления: в корпусе из высококачественной стали 1 размещается ячеистое керамическое тело 2. Оно покрыто слоем оксида алюминия 3, за счет чего его поверхность увеличивается в 700 раз. На этот опорный слой методом напыления нанесен в качестве катализатора благородный металл платина 4.
Выброс твердых частиц является особенностью дизельных двигателей. Она значительно более высокого уровня, чем у бензиновых двигателей. Частицы большей частью состоят из углерода (сажи). Остаток составляют связанные с сажей соединения углеводорода, аэрозоли топлива и смазочных масел, а также сульфаты в зависимости от содержания серы в используемом топливе.
Частицы сажи представляют собой цепи частиц углерода с очень большой специфической поверхностью, к которой присоединены несгоревшие или сгоревшие частично углеводороды. В большинстве случае это альдегиды (с большим количеством молекул) с назойливым запахом. Вызванное ими загрязнение, снижение видимости и запах, безусловно, вредны для окружающей среды.
Кроме запахов, присоединившихся к саже, предполагается ее вредное воздействие на здоровье. По этому поводу нет документального подтверждения, но, тем не менее, при разработке современных дизельных двигателей, разумеется, первостепенное значение имеет устранение твердых частиц.
Рециркуляция отработавших газов
Возможностью снижения неизбежных высоких температур в камерах сгорания дизельного двигателя, несущих ответственность за высокую долю окиси углерода, является впуск отработавших газов. За счет рециркуляции отработавших газов может уменьшаться количество окиси углерода также и в бензиновых двигателях. Для этого из выхлопных газов двигателя системой, регулируемой клапанами, отделяется часть потока. У клапана рециркуляции в Polo конусовидная форма толкателя, которая позволяет получить различное поперечное сечение отверстия при разном подъеме клапана. При этом возможны также промежуточные величины. Количество дозируется и направляется обратно во впускной трубопровод в зависимости от нагрузки на двигатель.
Оценка потенциала дизельного двигателя: при повышенном качестве топливно-смазочных веществ и при применении самой современной технологии достигается уровень требований EN 4.
Разумеется, отработавшие газы не могут сжигаться еще раз, т.к. в них почти не содержится способных к сгоранию веществ. Но при этом уменьшается приток свежего воздуха для сгорания, и это влияет на снижение температуры и, следовательно, на снижение доли окиси углерода.
Управление клапана зависит от характеристик блоков управления двигателем. В бензиновом двигателе функция самодиагностики блока управления системой зажигания/впрыска Motronic J220 контролирует регулировку рециркуляции отработавших газов. В двигателях TDI настройка системы рециркуляции отработавших газов осуществляется блоком управления непосредственным впрыском дизельного двигателя J248 посредством клапана системы рециркуляции отработавших газов N18 непосредственно к клапану рециркуляции отработавших газов.
В каждом случае принцип работы заключается в том, чтобы отвести назад как можно больше отработавших газов, не нарушая работы двигателя. Чем лучше это удается сделать, тем сильнее понижается температура в камерах сгорания, что приводит к снижению эмиссии окиси углерода.
Из-за значительно отличающейся конструкции впускного и выпускного коллектора система рециркуляции отработавших газов в 4-цилиндровом двигателе TDI с буквенным обозначением AXR выглядит несколько по-другому.
Рециркуляция отработавших газов в 3-цилиндровом бензиновом двигателе AWY и AZQ
Температура выхлопных газов-под контроль! — e92.ru
Температуру выхлопных газов — под контроль!
Любой отказ любого двигателя любого транспортного средства вызывает массу острых ощущений, потому что он происходит (в большинстве случаев) в тот самый момент, когда Вы требуете от него максимальной отдачи: взлет, набор высоты, уход на второй круг… Можно подумать, что если в момент обгона (это уже про автомобили) двигатель чихнет с провалом мощности, то все будут в диком восторге…
Так что же лучше? Одеть розовые очки — «да то ж иномарка, чё ей будет…» или, прочитав «Руководство по эксплуатации» от «А» до «Я», быть готовым к внезапному отказу? Мое мнение, что второй вариант предпочтительнее, а лучший вариант — предотвратить отказ….. А что для этого надо? — Грамотная эксплуатация при своевременном обслуживании вместе с контролем и диагностикой.
Отказы кривошипного механизма и цилиндро-поршневой группы наиболее опасны из-за «внезапности» и тяжести последствий. Основная масса таких отказов связана с нарушениями процесса сгорания. Возникает необходимость контроля и понимания данного процесса.
Дмитрий Петров
Технический директор АО «Авиагамма»
I. Нормальное сгорание топливовоздушной смеси
Топливо-воздушная смесь сжимается во время хода поршня вверх и в определенный момент, называемый «моментом зажигания», воспламеняется электрической искрой. Существует также термин «опережение зажигания» — величина, измеряемая в градусах поворота коленвала (ПКВ) или в миллиметрах движения поршня и показывающая опережение момента зажигания времени достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).
На рис.1 представлена индикаторная диаграмма — зависимость давления в камере сгорания от угла ПКВ, дающая наглядное представление процесса сгорания.
Процесс сгорания начинается в конце такта сжатия, когда поршень, сжимая топливо-воздушную смесь, приближается к ВМТ. В момент зажигания (А) искровой разряд вызывает мгновенный (около 10-5с или одной сотой доли микросекунды) разогрев смеси до температуры более 1000°С в очень малом объеме между электродами свечи, приводящий к термическому разложению, ионизации молекул топлива и кислорода и воспламенению смеси. Возникает очаг горения, насыщенный продуктами сгорания, и поверхность раздела между ним и несгоревшей смесью (фронт пламени). Если объем очага достаточен для прогрева и воспламенения соприкасающихся с ним слоев смеси (это зависит, в основном, от мощности искрового разряда, температуры и давления смеси в конце такта сжатия), то процесс сгорания начинает распространяться по объему камеры сгорания от свечи в сторону еще не сгоревшей смеси со скоростью менее 1 м/с. Турбулентные потоки, возникающие при наполнении и сжатии смеси, искривляют и разрушают четкие границы фронта пламени: объемы горящих компонентов внедряются в негорящую смесь. Площадь поверхности фронта резко возрастает, а вместе с ней повышается и скорость распространения фронта — до 50-80 м/с.(точка (В) на индикаторной диаграмме).
Ускоряющееся движение фронта вызывает все более быстрое воспламенение и сгорание новых порций смеси. В результате температура и давление в камере сгорания резко увеличиваются. Точка С, соответствующая максимуму давления (5…6 МПа), примерно совпадает с моментом достижения фронтом пламени стенок цилиндра. Уменьшение количества смеси и теплоотвод от газов в стенки цилиндра приводят к падению скорости сгорания. Температура продуктов сгорания, достигнув максимума (более 2000°С) несколько позже, чем давление, начинает падать вместе с началом движения поршня вниз. Процесс сгорания, занявший З0 — 400 ПКВ, закончился. Начинается процесс расширения — такт рабочего хода.
Нормальный процесс сгорания характеризуется следующими параметрами:
• скорость распространения пламени — 50-80 м/с.
• величина и момент максимального давления — 5-6 МПа, 12…150 после ВМТ
• величина и момент максимальной температуры — 2100-2300°С, 25…300 после ВМТ.
На указанные параметры существенное влияние оказывают многие факторы:
1. Конструкция и размеры камеры сгорания;
2. Степень сжатия;
3. Количество остаточных газов;
4. Опережение зажигания;
5. Мощность искры;
6. Скорость вращения коленвала;
7. Температура стенок камеры сгорания;
8. Температура топливовоздушной смеси;
9. Давление топливовоздушной смеси;
10. Качество топливовоздушной смеси;
11. Свойства топлива;
12. Состояние двигателя.
Только часть из этих параметров эксплуатант может контролировать и еще меньшую часть обязан контролировать. При выполнении требований по установке, эксплуатации и обслуживания двигателя все параметры будут в норме, и производитель гарантирует нормальный процесс сгорания, т.е. нормальную работу двигателя.
Это в идеале, а в реальных условиях эксплуатации получить аномальный процесс сгорания не сложно, учитывая особенности национального воздухоплавания и бензиноварения.
Возникает необходимость контролировать сам процесс сгорания. Самый доступный способ — контроль температур: головки цилиндра (ТГЦ) и выхлопных газов (ТВГ).
ТГЦ — комплексный параметр. На величину ТГЦ оказывает влияние температура сгорания и эффективность система охлаждения. Инерционность параметра зависит от теплопроводности материала головки.
ТВГ — параметр, косвенно характеризующий процесс сгорания топлива. Измерение практически безинерционно. Существенным недостатком данного параметра является неоднозначность и сложность анализа. Для полноценного использования указателя ТВГ как оперативного и диагностического средства контроля необходимо, как минимум, знать нормальные значения ТВГ и влияние на них различных изменений в условиях эксплуатации и отклонений в процессе сгорания. На рис 2. Представлен типовой график зависимости ТВГ от частоты вращения коленвала.
II. Нарушения процесса сгорания
Наиболее распространенные причины нарушения процесса сгорания:
1. Неисправность топливной системы
Под данной неисправностью подразумевается любое нарушение или отказ, вызывающие обеднение или обогащение топливо-воздушной смеси.
Количество воздуха (или кислорода), необходимое и достаточное для полного окисления топлива (в СО2 и Н2О), называется теоретически необходимым количеством воздуха (или кислорода). В среднем для сгорания 1 кг топлива необходимо 14,8 кг воздуха. В действительности эта величина сильно зависит от состава бензина (способа получения) и может колебаться от 13,8 до 15,2.
Количество воздуха, при котором происходит сгорание топлива, может отличаться от теоретически необходимого. В этом случае сгорание происходит с избытком или недостатком воздуха. Для оценки соотношения между топливом и воздухом используется коэффициент избытка воздуха альфа — отношение количества располагаемого для сгорания воздуха к теоретически необходимому.
При альфа < 1,0 (недостаток воздуха) сгорание будет неполным. В этом случае смесь называется богатой. При альфа = 1,0 смесь называется теоретической. При альфа > 1,0 (избыток воздуха) смесь называется бедной. Многоцилиндровый двигатель может устойчиво работать в диапазоне альфа от 0,5 до 1,15.
Влияние коэффициента избытка воздуха на процесс сгорания и тепловое состояние двигателя даны на рис. 3 и 4.
У карбюраторных авиационных двигателей коэффициент избытка воздуха заключен в пределах 0,70…1,10. Чаще всего двигатели работают на богатой смеси с недостатком воздуха. Объясняется это тем, что двигатель развивает наибольшую мощность при богатой смеси 0,85…0,90. На взлетном режиме смесь обогащается до 0,75…0,80 для снижения рабочих температур головок цилиндров и выпускных клапанов. С уменьшением нагрузки (дросселированием) тепловое состояние двигателя становится менее напряженным, что дает возможность перейти на более бедные смеси. Работа на бедной смеси (1,05…1,10) сопровождается падением мощности (на 4…6%) и увеличением экономичности (на 10…15%) по сравнению с работой на составе смеси, соответствующей максимальной мощности двигателя. У многоцилиндровых двигателей, обычно страдающих неравномерностью распределения топлива по цилиндрам, приходится устанавливать состав смеси по наиболее бедно работающим цилиндрам. В этом случае редко удается обеспечить устойчивую работу при значениях альфа > 1,05 (для всего двигателя). Работа на бедных смесях возможна только при дросселировании, при мощностях порядка 0,6…0,9 номинальной мощности. На режиме малого газа смесь необходимо обогатить до 0,65…0,70 для обеспечения устойчивой работы и улучшения приемистости. Для надежного запуска холодного двигателя требуется еще большее обогащение смеси до 0,45…0,55.
Оптимальный состав топливо-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя должен обеспечивать карбюратор. Шесть систем карбюратора:
• поплавковая камера,
• пусковая система,
• система холостого хода,
• промежуточная система,
• система частичной нагрузки,
• система полной нагрузки
отвечают за приготовление топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя (рис. 5).
Учитывая характеристику карбюратора можно сделать следующие выводы:
1. Небольшое обогащение топливо-воздушной смеси сопровождается уменьшением температуры головки цилиндра и выхлопных газов.
2. Небольшое обеднение топливо-воздушной смеси сопровождается значительным ростом температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Наиболее опасно обеднение смеси на режимах 4500…5000 об/мин и 6000…6800 об/мин.
3. Сильное обеднение или обогащение смеси вызывает значительное падение температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Т.к. падает скорость сгорания, максимум давления достигается в более поздний момент, что вызывает жесткую работу двигателя.
4. Сильное обеднение смеси (уменьшение подачи топлива) вызывает снижение мощности, происходит самопроизвольное падение оборотов, как правило до 4500 об/мин (наименьший удельный расход топлива).
5. Сильное обеднение или обогащение смеси в одном из цилиндров сопровождается повышенными вибрациями, падением температур данного цилиндра, пропусками зажигания и полным отключением цилиндра.
Основные причины обогащения смеси:
• загрязнения воздушного фильтра,
• нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
• повышенное давление топлива,
• «тяжелый» воздушный винт.
Основные причины обеднения смеси:
• подсос воздуха в топливную систему или впускной патрубок,
• нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
• снижение производительности насоса,
• засорение элементов топливной системы,
• неправильная установка крейсерского режима (при движении РУД от высоких оборотов к низким) (Рис. 6).
• «легкий» воздушный винт.
2. Неисправность системы зажигания
Наиболее распространенная неисправность системы зажигания — пропуски воспламенения. Учитывая зависимость высоковольтного напряжения от оборотов и напряжения пробоя от зазора между электродами (рис. 7), основными причинами этого может быть:
• увеличенный зазор между электродами.
• утечка высоковольтного тока (пробои ВВ части системы зажигания, отложения и нагар на свечах, повреждения изолятора).
• недостаточное напряжение (отказ генератора, датчика, электронного блока).
Т.к. каждую камеру сгорания обслуживают две независимые свечи, то кратковременные пропуски зажигания одной из свечей незаметны ни на слух, ни по ТВГ. Длительные пропуски или отказ одного контура вызывают падение ТВГ, снижение мощности, т.к. сгорание происходит не полностью. На некоторых режимах из-за неполноты сгорания топлива создаются условия, при которых в следующем цикле воспламенение невозможно. В работе двигателя возникают перебои (вздрагивания).
Опережение зажигания в процессе эксплуатации не меняется и не требует регулировок. Но если регулировка выполнялась, то возможна ошибка в ту или иную сторону.
На рис. 8 показано изменение индикаторной диаграммы при отклонении опережения зажигания.
На рис.9 дана зависимость мощности и температуры двигателя от угла установки зажигания.
1. Раннее зажигание вызывает повышение температуры двигателя из-за увеличения времени и поверхности соприкосновения горячих газов со стенками камеры сгорания. По этой же причине происходит снижение ТВГ. При раннем зажигании двигатель работает жестко со звонким стуком. Чрезмерно раннее зажигание приводит к падению мощности и может вызвать калильное зажигание и/или детонацию.
2. Позднее зажигание вызывает понижение температуры двигателя, повышение ТВГ, снижение мощности. При позднем зажигании двигатель работает жестко с глухим стуком.
3. Выстрелы (хлопки)
Выстрелы во впускной системе обычно появляются именно тогда, когда топливо-воздушная смесь горит слишком медленно и/или поздно воспламенилась. При этом смесь способна продолжать гореть даже на такте выпуска. А поскольку в любом двигателе существует перекрытие клапанов (продувка), продукты сгорания получают возможность поджечь свежую смесь, начавшую поступать в цилиндр. Тогда быстрое распространение пламени из цилиндра во впускные каналы создает характерный «хлопок» — своеобразный взрыв на впуске.
Выстрелы в глушителе связаны с накоплением в нем несгоревшей топливо-воздушной смеси. При работе двигателя с пропусками воспламенения в отдельных цилиндрах и/или неполным сгоранием горючая смесь скапливается и способна воспламениться с характерным «выстрелом», к примеру, при резком открытии дроссельной заслонки. Выстрелы в глушителе происходят и при недостаточном охлаждении двигателя на режиме малого газа перед выключением. После выключения зажигания коленвал совершает несколько оборотов, и топливо-воздушная смесь попадает в глушитель. Если температура глушителя достаточна для самовоспламенения смеси (415…425°С), то происходит взрыв.
4. Калильное зажигание
Калильное зажигание — это преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси от раскаленного вещества, например нагара, образовавшегося в камере сгорания, или от перегретых (более 700…800°С) деталей — свечей зажигания, головки, выпускных клапанов и др. Калильное зажигание нарушает процесс нормального сгорания бензина, имеет непосредственную связь с развитием или возникновением детонации. Сгорание при калильном зажигании по своей физической сущности похоже на нормальное сгорание, но начинается раньше, на большей площади и идет быстрее. Преждевременное воспламенение — саморазвивающийся процесс, поэтому момент самовоспламенения наступает все раньше и раньше. Сильно возрастает давление и температура в камере сгорания, максимумы которых могут достигнуть еще до прихода поршня в ВМТ (рис. 10). Все это вызывает рост нагрузок на детали цилиндро-поршневой группы и коленвала, увеличение шумности работы двигателя, в том числе стуки глухого тона, которые довольно сложно выделить из ряда звуков мотора. Но главное — калильное зажигание приводит к значительному росту тепловых нагрузок на поверхности, образующие камеру сгорания. Как правило, происходит оплавление и/или прогар поршня и оплавление электродов свечи зажигания. При калильном зажигании повышается температура двигателя и падает ТВГ.
Наиболее вероятные причины возникновения калильного зажигания:
• применение более горячих свечей,
• детонация,
• большое количество нагара,
• перегрев двигателя,
• некачественный бензин,
• сильное дросселирование (несоответствие оборотов двигателя положению РУД — легкий винт и ВИШ в том числе; пикирование) вызывает повышение температуры головки (из-за большого количества остаточных газов) и температуры выхлопных газов (из-за уменьшения скорости сгорания). При этом режиме происходит небольшое обеднение смеси, что дополнительно увеличивает рост температур и повышает вероятность возникновения детонации.
5. Дизелинг
Дизелинг — самопроизвольная работа двигателя после выключения зажигания. Многие это явление ошибочно называют калильным зажиганием или детонацией.
При выключении зажигания частота вращения коленвала падает (*) и увеличивается время цикла сжатия, т.е. время контакта топливовоздушной смеси с горячими деталями. Этого времени достаточно для самовоспламенения. Происходит самовоспламенение смеси, совершается рабочий ход, увеличивается частота вращения коленвала, время цикла сжатия уменьшается. Самовоспламенение становиться невозможным, частота вращения коленвала падает…(повторите чтение абзаца с места, обозначенного (*))…
Дизелинг редко встречается на авиационных двигателях и однозначно указывает на низкое качество бензина, перегрев двигателя и большое количество нагара. Более часто встречается подобная по внешним признакам работа двигателя при обрыве (нарушении контакта) одного из проводов выключения зажигания.
6. Детонационное сгорание
Детонационное сгорание — аномальный процесс сгорания, при котором наиболее удаленная часть топливо-воздушной смеси объемно самовоспламеняется с образованием ударных волн.
После воспламенения рабочей смеси от искры фронт пламени распространяется по камере сгорания. Давление и температуры в этой части заряда повышаются до 5…6 МПа и 2000…2300°С. Наиболее удаленная от фронта пламени часть смеси нагревается в результате поджатия до температуры, превышающей температуру самовоспламенения. Но при нормальном сгорании самовоспламенение не происходит, т.к. не хватает времени для его развития. Но если создать условия (факторы, влияющие на появление детонации, указаны ниже), то самовоспламенение произойдет с взрывным характером: давление в зоне резко увеличивается до 16 МПа, температура — до 3000…4000°С. Скорость распространения взрывной волны в десятки раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании и составляет 1500…2000 м/с.
Интенсивность детонации зависит от того, какая часть циклового заряда топлива перейдет во взрывное сгорание, что определяется главным образом химическим строением углеводородов топлива, температурой и давлением газов. Если нормально сгорает 93…95 % рабочей смеси, а детонирует 5…7 %, то наблюдается слабая детонация. Если же со взрывом сгорает 20…25 % циклового заряда, то возникает очень сильная детонация, часто приводящая к аварии. На рис. 11 дана индикаторная диаграмма двигателя работающего с сильной детонацией.
Детонационные волны многократно ударяются и отражаются от стенок камеры сгорания, вызывая характерный металлический стук, разрушая пристеночный слой газов с пониженной температурой и масляную пленку на стенках цилиндра.
Все это способствует повышению теплоотдачи в стенки цилиндра, камеры сгорания, тарелки клапанов, днище поршня, вызывая их перегрев и оплавление; повышенный износ верхней части цилиндра, поломка поршней (межкольцевые перемычки, юбки) и колец, разрушение подшипников. При работе с детонацией происходит отслоение частиц нагара от стенок камеры сгорания и днища поршня. Типичное разрушение поршня при детонации: верхнее кольцо срезает перемычку, ломает второе кольцо и перемычку под ним, заклинивая маслосъемное кольцо.
Увеличение теплоотдачи в стенки камеры сгорания, а также неполнота сгорания топлива вызывают резкое увеличение ТГЦ и падение ТВГ.
«Вы увидели темный (черный) выхлоп с зеленоватым оттенком??? Так то была детонация………… Почему „была“? Да потому, что вовремя Вы ее не заметили и теперь алюминий от разрушающегося поршня вылетает через выхлопную трубу. Довести двигатель до состояния столь сильной детонации, к счастью, дано не каждому.» — конец цитаты.
Детонация как химическое явление.
Основная причина возникновения детонации — образование и накопление в рабочей смеси активных перекисей (кислородсодержащих веществ), которые разлагаются в последней фазе сгорания, выделяют избыточную энергию и вызывают взрывное сгорание топлива. Пероксиды (R — О — О — R) и гидроперекиси (R — О — О -Н) — это первичные продукты окисления углеводородов топлива. Они образуются при прямом присоединении молекулы кислорода к углеводородам. Если присоединение молекулы происходит по С — С связи, получается перекись, а если по С — Н связи, то гидроперекись. При дальнейшем окислении накапливаются альдегиды, органические кислоты, спирты и другие соединения Конечными продуктами являются углекислый газ и вода.
Процессы окисления носят цепной характер. Согласно теории цепных реакций, вместе с образованием конечных продуктов окисления восстанавливаются нестойкие активные соединения, которые вновь разлагаются, выделяют теплоту и становятся новыми очагами реакций окисления. В результате непрерывно повторяющихся реакций появляются цепи с большим числом активных центров, вызывающих самоускорение реакции.
В двигателе окисление топлива кислородом воздуха начинается в процессе наполнения и сжатия горючей смеси. Чем выше степень сжатия, тем больше давление и температура цикла, интенсивнее протекают процессы окисления. Эти процессы еще более энергично продолжаются после воспламенения топлива, особенно в тех порциях рабочей смеси, которые сгорают последними: здесь количество продуктов окисления максимально. Когда концентрация нестойких соединений достигает критического значения для данного вида топлива, происходит взрывное сгорание оставшейся части несгоревшей рабочей смеси.
Очевидно, что из многочисленных факторов, препятствующих детонационному сгоранию, наиболее важным является правильный подбор химического состава бензина для данного типа двигателя. Если бензин обладает малой детонационной стойкостью, то в нем накапливается много перекисных соединений, способных выделять атомарный кислород и вызывать детонацию. У бензинов с высокой детонационной стойкостью концентрация продуктов окисления недостаточна для возникновения детонации. Более того, скорость воспламенения и сгорания высокооктановых бензинов ниже, чем низкооктановых.
Кроме химического состава топлива и конструктивных особенностей двигателя (степень сжатия, форма камеры сгорания, турбулизация заряда, количество и расположение свечей) на возникновение детонации некоторое влияние оказывают и условия эксплуатации:
1. Состав топливо-воздушной смеси. Наибльшая детонация наблюдается при коэффициенте избытка воздуха близком к 0,9. Обогащение смеси (альфа < 0,9) или её обеднение (альфа > 0,9) снижает вероятность детонации из-за недостаточного количества кислорода для образования перекисей и снижения температур сгорания и камеры сгорания.
2. Распространенным приемом снижения детонации является уменьшение угла опережения зажигания. При этом снижается максимальное давление и скорость нарастания давления, т.е. происходит меньшее поджатие смеси, находящейся перед фронтом пламени.
3. Все факторы повышающие температуру и давление в цилиндре увеличивают склонность к детонации и наоборот. Типовые случаи:
o В карбюраторы подается горячий воздух из под капота в летнее время!!!!
o Перегрев двигателя из-за недостаточной эффективности системы охлаждения.
o Нагар на деталях камеры сгорания ухудшает теплоотвод от них и увеличивает степень сжатия. Нагар, как катализатор, ускоряет процесс окисления.
4. Влажный воздух снижает вероятность детонации, т.к. часть тепла затрачивается на испарение воды, а также вследствие некоторого антидетонационного эффекта водяных паров.
5. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых. При резкой приемистости тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что приводит к появлению детонации. То же касается антидетонационных присадок.
6. Уменьшение нагрузки. Дросселирование связано с увеличением остаточных газов в цилиндре из-за ухудшения продувки, что вызывает уменьшение давления, температуры и скорости сгорания. В результате снижается склонность к детонации.
7. Сильное дросселирование (несоответствие оборотов двигателя положению РУД — легкий винт и ВИШ в том числе; пикирование) вызывает повышение температуры головки (из-за большого количества остаточных газов) и температуры выхлопных газов (из-за уменьшения скорости сгорания). При этом режиме происходит небольшое обеднение смеси, что дополнительно увеличивает рост температур и повышает вероятность возникновения детонации.
7. Бензин с низким октановым числом или фальсифицированный бензин
Рабочим телом карбюраторного двигателя внутреннего сгорания с принудительным искровым зажиганием является топливо-воздушная смесь, приготовляемая в карбюраторе из топлива и воздуха в заданном соотношении.
При снижении октанового числа скорость сгорания топливо-воздушной смеси увеличивается, что вызывает повышение температуры двигателя и снижение температуры выхлопных газов (рис. 12).
Работа двигателя на некачественном (фальсифицированном) или низкооктановом бензине сопровождается ростом температуры двигателя. Температура выхлопных газов, как правило, ниже нормальной, но может быть и выше, в зависимости от базовых компонентов бензина и присадок (добавок) использованных для повышения детонационной стойкости бензина (снижения скорости сгорания топливовоздушной смеси).
III. Выводы, литература
1. Процесс сгорания, а значит, и температура выхлопа зависят от многих факторов, начиная от температуры окружающего воздуха и заканчивая объемом поглощенной пищи летчиком и/или пассажиром, но не так значительно, чтобы вызвать отказ двигателя.
2. Резкое изменение температуры выхлопа (отклонение от привычных значений) в полете возможно из-за неправильного выбора режима или отказа топливной системы.
3. Резкое изменение температуры выхлопа (отклонение от привычных значений) после обслуживания двигателя связано, как правило, с тем действием, которое выполнил техник — регулировка карбюратора, снятие-установка агрегата топливной системы, заправка бензином.
4. Наиболее опасные аномалии — детонация и/или калильное зажигание не возникают сразу в обоих цилиндрах, поэтому не допускайте эксплуатацию двигателя с большой разницей температур выхлопа.
5. Опасна не только высокая температура выхлопных газов, но и низкая.
Процессы сжатия, сгорания и расширения в двухтактных и четырехтактных двигателях не имеют принципиальных отличий, поэтому данный материал применим для обоих типов двигателей.
Литература:
1. Пай Д. Р. Двигатели внутреннего сгорания. М., 1940.
2. Теория авиационного двигателя/Под редакцией Е. П. Бугрова. М., 1940.
3. Итинская Н. И. Топливо, масла и технические жидкости. М. 1989.
4. Двигатели внутреннего сгорания/Под редакцией В. Н. Луканина. М., 1995
SerDuke
Температура выхлопных газов бензинового двигателя
Конструкция системы выпуска
Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:
- Выпускной коллектор — выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он выполняется из термостойких материалов, поскольку температура выхлопных газов в среднем варьируется от 700°С до 1000°С.
- Приемная труба — представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбонагнетателю.
- Каталитический нейтрализатор (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) — устраняет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, СО, преобразуя их в водяной пар, углекислый газ и азот.
- Пламегаситель — устанавливается в системах выпуска отработавших газов автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (в качестве бюджетной замены). Он предназначен для снижения энергии и температуры потока газов, выходящих из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, не снижает количество токсичных компонентов в отработавших газах, а лишь снижает нагрузку на глушители.
- Лямбда-зонд — служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика.
- Сажевый фильтр (обязательная часть системы выхлопа дизельного двигателя) — удаляет сажу из выхлопных газов. Может совмещать в себе функции катализатора.
- Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель — снижают уровень шума выхлопных газов.
- Трубопроводы — соединяют отдельные элементы выхлопной автомобильной системы в единую систему.
Герметик, как средство восстановления системы
Дизельный мотор и так не отличается внутренней чистотой, вдобавок постоянно на впуск будет возвращаться полная порция ОГ, что снизит ресурс элементов двигателя и его мощность.
Охладитель EGR работает как интеркулер в системах наддува. Охлажденные газы имеют бóльшую плотность, а значит, влекут больший расход. Дополнительно они еще сильнее сбивают температуру сгорания в цилиндре. В некоторых режимах двигателя такая интенсивная рециркуляция во вред: она ведет к неполному сгоранию топлива — например, при пуске и в режиме прогрева.
В каталитических процесс нейтрализации интенсифицируется за счёт применения катализаторов, а в термических — за счёт высокой температуры с добавлением воздуха к отработанным газам.
После шлифовки обязательно необходимо пройти плоским напильником, чтобы проверить и устранить «бугры» для лучшего прилегания.
Наверное, многие из вас замечали, что дым из выхлопных труб различных автомобилей бывает белым, черным или сизым. Это – важный диагностический признак, напрямую указывающий на различные неисправности в двигателе и его системах. В дальнейшем речь пойдет именно о них.
Термолента для выпускных коллекторов
Борьба за прибавку к мощности заставляет любителей автоспорта творить чудеса. Иногда при помощи, казалось бы, мелочей, можно добиться довольно серьезного прироста сил двигателя, но мелочей этих так много, что рядовому пользователю, как правило, не до этого.
Самодеятельные тюнингеры идут по пути «все и сразу», но путь этот ущербный. Никто не запрещает, тем не менее, делать вид, что автомобиль мощный, и это многих устраивает.
Сегодня поговорим о термоленте, которая приобретает все большую популярность, и о целесообразности ее применения.
Область применения термоленты
Термолента представляет собой бандаж из термостойкого материала, выполненного в виде ленты определенной ширины. Применяется для термоизоляции выпускной системы спортивных автомобилей и мотоциклов.
Выглядит брутально, поэтому вписывается в рамки подкапотного тюнинга, соответственно 2110 и 2109 автоматически набирают мощность с каждым мотком термоленты на выпускной коллектор.
Конечно, материал придумали не для красоты, иначе можно было бы использовать что-то поизящнее. Изначально, предназначением термоленты было:
- изоляция выпускного коллектора;
- повышение температуры выхлопных газов в выпускном тракте;
- снижение температуры подкапотного пространства.
Ради этого и мотали некрасивую ленту на красивые хромированные выхлопные трубы спортивных автомобилей. Сначала ленту изготавливали из асбестосодержащей ткани, поскольку асбест не боится высокой температуры.
Но после полного запрета асбеста к применению в автомобильной технике в середине 70-х годов (кстати, очень спорный вопрос), ее стали делать на основе других термостойких материалов, о пользе для здоровья человека которых, производители предпочитают не распространяться. Но суть не в этом.
Зачем понадобилось укутывать выхлопную трубу в шубу? Сейчас разберемся вместе.
Свойства термоленты для коллектора
Температура выпускного коллектора бензинового двигателя иногда достигает 1300-2000 градусов. Это не так мало, если учесть близость выпускного коллектора к двигателю и к кузову автомобиля. Казалось бы, чем быстрее коллектор остынет, тем лучше для мотора. С одной стороны, так оно и есть.
Но с другой стороны, учитывая свойства выхлопного тракта создавать разряжение при высоких температурах, ситуация меняется на противоположную.
Следовательно, если температура в выхлопной трубе высокая, в ней создается довольно серьезное разряжение, которое увеличивает скорость прохождения выхлопных газов через всю систему.
А раз скорость газов увеличивается, то они способны быстрее покидать камеру сгорания, освобождая ее тем самым для новой порции смеси. То есть, теоретически, наполняемость и вентиляция камеры сгорания должна улучшиться. Следовательно, при использовании термоленты теоретически мы получаем:
- Термоизоляцию выпускного коллектора.
- Некоторый прирост мощности.
- Улучшенную вентиляцию камеры сгорания.
На практике так и есть, но при условии соблюдения еще очень многих условий, о которых покупатели термоленты и не догадываются. Но кроме этого, термолента позволяет снизить температуру в подкапотном пространстве.
Это нужно вовсе не для комфорта, а для того, чтобы турбине было легче работать и чтобы она не так перегревалась. Если же турбины нет в принципе, то и лента тогда носит только скорее декоративно-защитный характер.
Вот, что может термолента.
Виды термоленты
Как и большинство деталей, купленных в наших магазинах или в сети, термолента делится на две большие группы: хорошая термолента и откровенная дрянь, за которую берут деньги бессовестные продавцы термотряпок.
Такие ленты выгорают даже при температуре до 500 градусов, а то какие запахи они излучают, не приснится и во сне. Причем избавиться от запаха потом гораздо сложнее, чем от термоленты.
Поскольку запах горелой термоленты плохого качества рекламируется не так широко, то мало кто о нем и догадывается.
А вообще выпускают термоленту разной ширины и цвета. Бронзовая термолента чаще всего применяется в автомобилях с более высокой температурой коллектора, а черные и белые — на усмотрение покупателя.
Также вместе с термолентой можно купить и термокраску для придания детали более законченного вида.
В комплекте с термолентой должны идти специальные металлические хомуты, которыми лента прижимается к глушителю или к коллектору.
Установка термоленты
Есть две технологии установки термоленты — мокрая и сухая. Мокрая установка предполагает предварительной вымачивание ленты в воде для того чтобы она при нагревании и высыхании более плотно уселась на коллекторе.
Обматывается труба лентой с напуском в 10-15 мм в один слой, а края ленты скрепляются хомутами. Поверхность коллектора должна быть обработана термостойкой краской перед тем как обмотать коллектор лентой. После установки ленты также рекомендуется задуть ее термокраской.
Следует помнить о том, что термолента — это расходный одноразовый материал и вторичному использованию она не подлежит.
Особенной прибавки в мощности термолента сама по себе, безусловно, не даст, но самолюбие потешит. Поэтому в качестве визуального тюнинга выхлопного коллектора и с точки зрения техники безопасности, лента имеет право на жизнь под капотом. Тюнингуйтесь обертыванием внимательно и не перегревайте двигатель. Удачных и прямых дорог!
Выпуск отработавших газов: все не так просто, как может показаться
Параметры, определяющие качество
На эффективность подавления шума и безопасность использования всей выхлопной системы влияют в первую очередь такие факторы, как конструкция глушителя, диаметр внутренних труб, надежность и способ крепления элементов системы к шасси. Также чрезвычайно важным является качество швов и уплотнений, используемых в соединениях и деталях системы.
Глушители, поставляемые на вторичный рынок, часто отличаются от оригинальных конструкций, устанавливаемых автопроизводителем при выпуске автомобиля. Даже крупные компании, производящие глушители, упрощают оригинальную конструкцию, если она оказывается слишком, на их взгляд, нетехнологичной. Существуют и такие поставщики запчастей, которые умышленно предельно упрощают заводские конструкции выпускных систем. Снижая собственные затраты, они имеют возможность предложить покупателю очень дешевые, по сравнению с оригинальными конструкциями, продуктовые линейки.
Изменение конструкции глушителя, при сохранении его оригинальных параметров и, главное, характеристик, требует проведения ряда тестов и исследований. Производители, меняющие конструкции без каких-либо согласований и тестов своих изделий, часто реализуют их на рынке, а затем их продукция нарушает нормальную работу всей выхлопной системы автомобиля.
Еще одним важным фактором, определяющим выбор выхлопной системы, является использование соответствующих диаметров труб в глушителе. Ведь можно сконструировать глушитель, используя трубы заниженного, от оригинала, диаметра, и он будет существенно понижать шумовой фон. Но подобное «дросселирование» потока выхлопных газов обязательно отразится на снижении эффективности работы двигателя.
Нельзя не остановиться на проблеме материалов, используемых в глушителях. На выхлопную систему действуют такие вредные внешние факторы, как резкие изменения температуры, например при езде во время дождя. Неблагоприятно влияет на элементы системы выпуска отработавших газов и эксплуатация в зимний период, когда на детали действуют низкие температуры; контакт со снегом, солью вызывает образование очагов коррозии. А если учесть, что и внутренняя поверхность элементов глушителя подвергается воздействию кислых сред, то становится понятно, почему выбор материала глушителя влияет не последним образом на срок его службы.
Глушители, устанавливаемые на автозаводе, как правило, изготовлены из листов и труб, материалом которых являются нержавеющие и жаропрочные стали. Из-за высокой цены этих материалов детали системы выпуска газов, предназначенные для реализации на вторичном рынке, делают из рядовой стали, но обрабатывают с обеих сторон антикоррозионным покрытием, главным образом на основе алюминия. Покрытие наносится слоем 80…120 г/м2, толщина определяет устойчивость поверхности к коррозии. Качество покрытия можно оценить визуально: если слой нанесен тонкий, то поверхности деталей не блестят, а имеют матовый алюминиевый оттенок.
Важна, безусловно, для продления срока службы системы выпуска газов толщина самого металла глушителя, поскольку чем он толще, тем дольше изделие прослужит.
Кроме стали в конструкции глушителя используются материалы, поглощающие или же отражающие звуки. С функциями шумоподавления хорошо справляется стекловолокно. Материал характеризуется отличными характеристиками глушения шума и, по сравнению с другими звукоизолирующими технологиями, не наносит вреда окружающей среде. Стекловолокно не поглощает конденсат, но способствует его испарению из глушителя. Этот материал не меняет своих свойств даже при температуре +900°С. Технология текстурирования стекловолокна позволяет тщательно заполнить «карманы» глушителя.
Важно помнить, что все элементы системы выпуска отработавших газов следует монтировать в строгом соответствии с предназначенными для них местами на днище кузова.
Выхлопная система должна быть закреплена без напряжений, ее расположение должно обеспечивать возможность свободного смещения под действием изменения окружающей и внутренней температуры. При замене отработавшей свой ресурс выхлопной системы на новую эластичные резиновые элементы также меняются.Необходимо также добавить, что при установке нового глушителя надо обратить внимание на эстетичный вид и антикоррозионную защиту сварных швов, на кронштейны крепления, расположенные на трубах и резонаторах. Металл креплений должен быть определенной толщины, а сами крепления должны быть приварены сварными швами достаточной длины. Сварка частей системы является важнейшим фактором, влияющим на надежность всей выхлопной системы, которой приходится постоянно воспринимать динамические нагрузки различной силы.
Катализаторы на страже чистоты «выхлопа»
Как известно, назначением выхлопной системы является отвод из двигателя отработавших газов, а также снижение шумового эффекта, возникающего в результате пульсации давления выходящих газов. Однако в современных авто выхлопная система выполняет также важнейшую роль и по очистке отработавших газов. С этой целью в выхлопные системы вводятся такие компоненты, как каталитические нейтрализаторы, кислородные датчики, сажевые фильтры и некоторые другие устройства.
В связи с различием в технологиях очистки вредных выбросов каталитические реакторы, предназначенные для «дизелей», нельзя использовать в бензиновых двигателях, и наоборот. В дизельных двигателях задачей очистных устройств является снижение выбросов окиси углерода, которая образуется при работе на обедненной смеси. Снижение выбросов оксида азота в значительной степени обеспечивает действие используемой в двигателях системы рециркуляции отработавших газов (EGR), а также применение системы селективной каталитической нейтрализации (SCR). Хотя в России данная технология, в связи с целым рядом недостатков, а именно высокой ценой, низкой температурой замерзания одного из главных компонентов данной технологии, всего –11,5°С, повышенными требованиями к качеству дизтоплива, используется достаточно редко.
Задачей каталитического нейтрализатора, больше известного в народе под названием катализатор, является преобразование вредных соединений, образующихся в процессе сгорания топлива в двигателе, в несколько менее вредные для экологии вещества. В двигателях с искровой системой зажигания катализаторы окисляют и снижают вредность трех соединений. NOx, или оксид азота, преобразуется в N2 или нейтральный азот, углеводород CH превращается в H2O, а окись углерода CO становится углекислым газом CO2. Поэтому в бензиновых двигателях каталитический нейтрализатор называют трехкомпонентным.
Химические реакции происходят при рабочей температуре катализатора 350…800°С. Для оптимального осуществления процесса сгорания топлива необходимо сохранение стехиометрического состава горючей смеси. Для такой смеси устанавливается специальный коэффициент избытка воздуха λ = 1. Это значит, что для сгорания 1 кг топлива без образования остаточного кислорода потребуется 14,7 кг воздуха. Кстати, при использовании в качестве топлива пропана соотношение воздух/топливо меняется и будет равно 15,6:1.
В качестве материалов, ускоряющих прохождение реакций в катализаторах,используют металлы – палладий, платину, родий, рутений. Эти материалы напыляются на монолитный блок, находящийся внутри реактора и напоминающий своим внешним строением пчелиные соты.
Конечно, сгорание происходит и при λ < 1 или λ > 1, однако только при λ = 1 уровень выбросов вредных соединений минимальный. Надо сказать, что впрыск точно дозированной смеси могут обеспечить только инжекторные устройства, контролируемые и управляемые бортовым компьютером. Поэтому катализаторы работают в основном в автомобилях с инжекторной системой подачи топлива, а в машинах, где горючую смесь готовит карбюратор, используются очень редко.
Каталитические блоки бывают керамическими и металлическими. Керамическая конструкция характеризуется разделением на квадратные, в сечении, соты, с толщиной стенок между каналами 0,05…0,15 мм. В стальных блоках стенки значительно тоньше, всего 0,03…0,07 мм. Такое строение позволяет стальным блокам пропускать больший поток выхлопных газов. Металлические блоки значительно чаще керамических устанавливают на новые автомобили, они отличаются большим тепловым сопротивлением, поэтому, например, только стальные каталитические решетки используют в двигателях, работающих на газе.
К преимуществам керамических блоков можно отнести более благозвучный для человеческого уха звук, издаваемый ими при работе, чем образующийся при прохождении выхлопных газов через металлические «соты». Однако керамический блок отличается гораздо менее прочной структурой, чем металлический, стойкость его к механическим повреждениям низкая, и очень часто они выходят из строя по причине появления трещин, образовавшихся от ударов. Также керамические блоки хуже металлических переносят перепады температур, поэтому, как писалось выше, «керамику» не применяют в двигателях, работающих на газе.
Эксплуатация катализатора – в жестких рамках
Катализатор относится к устройствам автомобиля, состояние которых водителю достаточно сложно диагностировать самостоятельно. Повреждение каталитического нейтрализатора легко обнаружить в результате проведения анализа выхлопных газов, однако выполнить это можно только на диагностическом стенде. Наиболее важным показателем является процентное содержание окиси углерода СО в «выхлопе». В автомобиле с поврежденным катализатором содержание СО достигает от 1,5 до 4%, тогда как нормально работающий катализатор снижает этот показатель примерно до 0,03%, а часто и до более низкого уровня.
Однако симптомы «утраты трудоспособности» катализатора можно обнаружить в процессе эксплуатации автомобиля. Потеря мощности, проблемы с запуском, шумная работа двигателя – все это может быть признаком того, что катализатор поврежден. Также следует проверить, в каком состоянии находится окончание выхлопной трубы. Если оно сильно закопчено, покрыто сажей, это верный знак того, что выхлопная система, и особенно катализатор, может иметь серьезные дефекты.
Рабочий ресурс современных катализаторов постоянно увеличивается, однако большинство производителей рекомендуют менять катализатор после 120…150 тыс. км пробега. Бывают, конечно, случаи, когда катализаторы выхаживают и по 250 тыс. км, но это относится к разряду исключений.
Для продления «жизни» катализатора необходимо тщательно следить за тем, что попадает в заправочный бак машины. Даже незначительное количество этилированного бензина может необратимо повредить катализатор. Поэтому особенно опасно заправлять автомобиль где-то на трассе, приобретая уже разлитое в канистры горючее.
Кроме того, использование топлива низкого качества, загрязненного, приводит к тому, что за счет высокой температуры выхлопных газов внутренняя часть катализатора может расплавиться. Нормальная работа катализатора происходит примерно при 600°С, а некачественное топливо может повысить температуру до 900°С.
Необходимо также систематически контролировать состояние свечей зажигания. Отсутствие искры в одном из цилиндров будет приводить к стеканию несгоревшего бензина в выхлопную систему, что негативно отразится на состоянии катализатора.
Каталитический нейтрализатор может быть разрушен одним ударом о бордюр или выступающий камень, при движении по пересеченной местности. Следует также опасаться резкого охлаждения катализатора, которое может произойти, например, при пересечении автомобилем глубокой лужи.
Кислородный датчик
Сокращение вредных выбросов в выхлопных газах в значительной степени зависит от кислородного датчика, или лямбда-зонда. Конструкция этих устройств претерпела с годами значительные изменения: если изначально это были обычные датчики, то сегодня это уже микропроцессорные системы.
Очистка выхлопных газов первоначально производилась только с использованием каталитических нейтрализаторов. В их функции входило ускорение химической реакции, в результате которой вредные соединения должны были преобразоваться в менее вредные. В 70-х гг. прошлого века был изобретен кислородный датчик. Соединение этого прибора с катализатором позволило значительно поднять уровень очистки отработанных газов. Лямбда-зонд нагревается быстрее катализатора, а значит, система управления двигателем быстрее начинает получать сигналы об изменениях содержания кислорода в выхлопных газах, которое, как известно, определяет оптимальный для сгорания состав топливно-воздушной смеси.
Важным параметром является температура кислородного датчика: при низкой температуре датчик не функционирует, а при слишком высокой либо при частых значительных температурных перепадах могут возникать поломки датчика, снижается его срок службы.
Чтобы стабилизировать температурный режим работы кислородных датчиков, сделать их независимыми от температуры отработанных газов, современные лямбда-зонды оснащают электрическими подогревателями. Постоянная рабочая температура позволяет получать сигналы от датчика в большем диапазоне режимов работы двигателя, что увеличивает в целом чистоту выхлопных газов автомобиля. Благодаря появлению независимых от окружающей температуры подогреваемых датчиков стали применять монтаж сразу двух кислородных датчиков – до и после катализатора. В этом случае контроль количества кислорода в смеси значительно более точен, а функционирование всей выхлопной системы более надежно. Кроме того, таким образом легко контролировать эффективность работы катализатора.
Один из наиболее известных производителей кислородных датчиков – японская компания Denso. Первые датчики компания выпустила в 1977 г., и за прошедшие годы Denso поставила сотни миллионов своих датчиков производителям автотехники по всему миру. Сегодня высокотехнологичные конструкции Denso доступны покупателям вторичного рынка, причем качество продукции не уступает качеству датчиков, идущих на конвейеры ведущих автостроителей.
Программа выпуска Denso охватывает 277 позиций и 1700 модификаций. Большая их часть – уникальные разработки инженеров компании. Среди таких разработок – датчики циркониево-оксидные, цилиндрического либо плоского исполнения, с подогревом и без такового, титановые датчики, лямбда-зонды для обедненных смесей, линейные A/F и другие.
Не менее известна продукция фирмы NGK. За последние 30 лет компания реализовала более 600 млн кислородных датчиков марки NTK. В течение последнего десятилетия предприятие стало одним из основных поставщиков подобных компонентов, как на вторичном рынке, так и при комплектации новых машин.
Технологии, связанные с производством кислородных датчиков, были освоены компанией NGK еще в 80-х гг. прошлого века, а объемы продаж датчиков NTK увеличивались год от года. До 1999 г. было реализовано 100 млн датчиков, в 2003 г. объем реализации составил 200 млн ед. За следующие четыре года объем возрос вдвое. Сегодня, когда датчики марки NTK уже отметили свое 30-летие, в компании утверждают, что в мире за этот период было продано более 700 млн датчиков.
Увеличению спроса на лямбда-датчики способствуют все более и более жесткие экологические нормы, вводимые в мире. Например, в начале нынешнего века, перед введением OBD II (On-Board-Diagnosis II), требованиями предусматривалась установка одного регулировочного кислородного датчика, но с введением OBD II каждый вновь зарегистрированный автомобиль должен иметь, кроме регулирующего датчика, еще и диагностический. Автомобили с двумя выхлопными трубами должны оборудоваться сегодня не менее чем двумя датчиками каждого вида.
Еще одним фактором, обуславливающим рост продаж датчиков, стало появление двигателей с пониженным расходом топлива, растет число регистрируемых мотоциклов, которые в Европе сегодня оснащаются трехкомпонентными катализаторными нейтрализаторами и кислородными датчиками.
Лямбда-зонды тоже ломаются
Одной из причин значительных объемов продаж кислородных датчиков является то, что поврежденный датчик ремонту не подлежит, а меняется на новый.
Однако лямбда-зонды, изготовленные известными производителями, как правило, не ломаются в течение всего срока эксплуатации транспортного средства, если, конечно, на них не воздействуют внешние причины, например механические удары, приводящие к появлению трещин в керамических элементах либо к обрыву соединения корпуса и кабеля. Загрязнение датчика оседающими на него твердыми частицами, вылетающими вместе с выхлопными газами, приводит к задержке его реагирования на изменения в составе выхлопных газов и, как следствие, вызывает неверные действия электронного модуля, управляющего работой двигателя. Также и влияние влаги, попадающей в места электросоединений, появление коррозии на металлических поверхностях контактов отражаются на качестве сигналов, передаваемых датчиком.
Итак, как мы видим, если учесть при выборе элементов системы выпуска отработавших газов все необходимые для долгой и надежной работы факторы, то можно действительно получить качественно и надежно работающую систему, а достаточно высокая цена ее будет вполне оправданна.
Температура выхлопных газов дизельного двигателя – АвтоТоп
Температура – отработавший газ
Температура отработавших газов в моторных цилиндрах двухтактных газомоторных двигателей и компрессоров колеблется от 350 до 480 С, а в четырехтактных газомоторных двигателях при номинальной нагрузке от 510 до 520 С. [1]
Температура отработавших газов в выпускной трубе четырехтактных двигателей зависит от типа двигателей и составляет для карбюраторных двигателей 750 – ь 850 К и для дизелей 600 – ь 700 К. [2]
Температура отработавших газов не должна быть ниже 70 С. [3]
Температура отработавших газов зависит в основном от тех же факторов, что и температура в конце процесса расширения. Дальнейшее обеднение смеси приводит к снижению температуры отработавших газов, так как, несмотря на увеличение продолжительности сгорания, максимальна температура цикла уменьшается. [4]
Температура отработавших газов в двигателе внутреннего сгорания достаточно высока, поэтому водяные пары, содержащиеся в них, не могут конденсироваться и уносят с собой скрытую теплоту парообразования. [5]
Температура отработавших газов ( при выпуске из цилиндра) по мере увеличения догорания на линии расширения повышается. Обычно в дизелях на участке догорания выделяется 10 – 20 % всего тепла, введенного с топливом в цилиндр. Тепло, полученное при догорании, является с точки зрения превращения его в механическую работу менее ценным. Догорание происходит в условиях уменьшенной концентрации кислорода при понижающихся давлении и температуре. В современных дизелях средняя скорость выделения тепла за процесс сгорания составляет примерно 150 – 300 ккал / кг град; за время догорания она снижается примерно с 40 – 50 ккал / кг град до нуля. [6]
Температура отработавших газов зависит от частоты вращения коленчатого вала, состава смеси, скорости распространения фронта пламени, момента зажигания или впрыска и других факторов. [7]
Температура отработавших газов зависит от нагрузки и скоростного режима двигателя. С увеличением частоты вращения и нагрузки повышается температура отработавших газов. [9]
Температуру отработавших газов регулируют путем изменения подачи порции топлива насосами, что осуществляется перемещением регулирующей рейки в ту или иную сторону. При увеличении выхода рейки путем ввертывания регулировочного винта подача топлива увеличивается, а при уменьшении ( винт вывертывают) подача топлива уменьшается. Передвижение рейки топливного насоса на одну риску изменяет температуру отработавших газов примерно на 22 – 25 С. [10]
Температуру отработавших газов регулируют изменением количества подаваемого топлива обоими насосами данного цилиндра. При этом нельзя спиливать или передвигать упор, установленный на рейке насоеа при определении его подачи на стенде. [11]
Температуру отработавших газов в нейтрализаторах повышают, уменьшая теплопотери теплоизоляцией корпуса нейтрализатора, применяя специальные экраны, используя тепло реакции окисления, а также кратковременно уменьшая угол опережения зажигания. [12]
Повышение температуры отработавших газов против максимально установленной ( 430 С) или при разности температуры между отдельными цилиндрами более 60Э С может привести к появлению трещин на головке или задиру поршней. Поэтому температуру отработавших газов проверяют при всех реостатных испытаниях дизель-генераторной установки, как правило, при максимальной мощности дизеля и 850 об / мин коленчатого вала и температуре выходящей воды из дизеля 70 – 80 С, масла 60 – 75 С. [13]
Наиболее точно определение температуры отработавших газов может быть выполнено калориметрическим методом. Но применение его в условиях обычных испытаний довольно сложно. [14]
У дизеля Д100 температуру отработавших газов и давление сгорания корректируют изменением регулируемых параметров обоих топливных насосов данного цилиндра. После регулировки нагрузки по цилиндрам проверяют величину выхода реек топливных насосов. Считают нормальным, когда разность зазоров между упором рейки и корпусом насоса для всех насосов дизеля Д100 не превышает 0 3 мм, а дизеля Д50 – 0 1 мм. [15]
Условия работы дизельного двигателя основаны на различных соотношениях, которые являются типичными для следующих процессов.
В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в сильно сжатый горячий воздух, результатом чего будет самовоспламенение топлива. Таким образом, дизельный двигатель не связан с ограничениями по зажиганию подобно двигателю с искровым зажиганием (бензиновый двигатель). Поэтому, считая, что количество воздуха в камере сгорания остается постоянным, то необходимо будет регулировать только количество топлива.
Система впрыска топлива имеет, таким образом, решающее значение для работы двигателя. При всех оборотах и нагру нагрузках система отвечает за дозировку топлива и за его равномерное распределение при подаче. В дополнение к этому нужно принимать во внимание давление и температуру поступающего воздуха.
Таким образом, в каждый момент времени при работе двигателя требуется следующее:
- правильное количество впрыскиваемого топлива;
- правильный момент впрыска;
- правильное давление впрыска;
- правильная временная последовательность;
- правильное расположение точки в камере сгорания.
В дополнение к требованиям по оптимальному смесеобразованию, для дозировки необходимо принимать во внимание такие рабочие ограничения для конкретного двигателя и конкретного автомобиля, которые перечислены ниже:
- ограничение по дымности;
- ограничение по давлению сгорания;
- ограничение по температуре выхлопных газов;
- ограничения по оборотам двигателя и крутящему моменту;
- ограничения для конкретного автомобиля и нагрузок.
Ограничение по дымности
Так как значительная часть процесса смесеобразования имеет место при сгорании, то происходит локальное переобогащение и увеличение черного дыма в выхлопе, которое происходит даже при умеренном избытке воздуха. Соотношение «воздух-топливо», которое приводит к выбросам дыма, находящимся у разрешенного предела, является критерием того, насколько качественно используется воздух. Двигатели с предкамерой работают при ограничении по дымности с избытком воздуха в 10 — 25%, тогда как двигатели с непосредственным впрыском имеют избыток воздуха в 40 — 50%.
Ограничение по давлению сгорания
У дизельных двигателей из-за того, что испаренное топливо, смешанное с воздухом, сгорает резко при сильном сжатии в процессе воспламенения, будем говорить о «жестком» или «шумном» сгорании. Высокие пиковые давления, которые будут результатом этого, требует довольно крепких двигателей. Усилия, которые образуются при сгорании, становятся причиной периодически изменяющейся нагрузки на детали двигателя и на основе их размеров и срока службы эти детали накладывают ограничения на давление при сгорании.
Ограничение по температуре выхлопных газов
Ограничение по температуре выхлопных газов дизельного двигателя определяется по высоким термическим нагрузкам деталей двигателя, окружающим горячую камеру сгорания, по тепловому сопротивлению выхлопной системы и по температурной зависимости концентрации токсичных веществ в выхлопных газах.
Ограничение по оборотам двигателя
Подача избыточного воздуха в дизельном двигателе и регулирование количества топлива уже производятся с учетом того, что при постоянном числе оборотов мощность двигателя зависит лишь от количества впрыскиваемого топлива. Если топливо подается в дизельный двигатель без соответствующего уменьшения крутящего момента, то обороты двигателя возрастут. Если количество впрыскиваемого топлива не уменьшится до того, как будут достигнуты критические обороты двигателя, то двигатель «перекрутиться» и может выйти из строя. В связи с этим для дизельных двигателей абсолютно необходимо ограничение оборотов или их регулирование. Когда дизельный двигатель используется как привод какого-либо механизма, обуславливается определенное число оборотов, которое поддерживается постоянным или остается в допустимых пределах независимо от нагрузки.
Когда дизельный двигатель используется на автомобиле, то водитель должен иметь возможность, пользуясь педалью акселератора («газа»), выбирать желаемую скорость, причем обороты двигателя не должны упасть ниже предела холостого хода во избежание остановки при отпускании педали. Поэтому мы сделаем различие между регуляторами с изменяемым числом оборотов и регуляторами минимального и максимального числа оборотов в качестве систем управления.
Принимая во внимание все специфические требования, можно определить характерные кривые (графики) для рабочего диапазона двигателя. Эти графики показывают количество впрыскиваемого топлива как функцию числа оборотов и нагрузки, а также компенсации требуемой температуры и давления воздуха. Количество впрыскиваемого топлива соответствует средней потребности всех цилиндров и среднему количеству при определенном числе оборотов.
Рис. 1. Количество впрыскиваемого топлива; 2. Обороты двигателя; 3. Запуск; 4. Холостой ход; 5. Полная нагрузка; 6. Двигатель с турбонаддувом; 7. Контроль крутящего момента; 8. Двигатель без наддува; 9. Коррекция атмосферного давления; 10. Температурная компенсация; 11. Регулирование оборотов.
Как показывает следующий пример, конкретные рабочие условия предъявляют высокие требования к точности работы системы впрыска. Количество топлива при полной нагрузке для 4-цилин-дрового 4-тактного двигателя с мощностью 75 кВт и удельным расходом топлива в 200 г/кВт ч делает необходимым общий расход топлива в 15 кг/час. Это эквивалентно 288000 ходам впрыска за 1 час для 4-тактного двигателя, работающего при 2400 об/мин.
Переходя к одному ходу впрыска, это будет означать количество топлива в 59 мм3 за один ход впрыска. По сравнению с этим примером, дождевая капля имеет объем примерно в 30 мм3. Система впрыска топлива должна обеспечить такую точную дозировку для одного цилиндра и для однородного распределения в отдельном цилиндре в многоцилиндровом двигателе.
Удельный расход топлива
Рис. Удельный расход топлива:
1. Бензиновый двигатель. Дизельный двигатель: 2. Предкамера/вихревая камера; 3. Непосредственный впрыск; За. Турбонаддув; Зв. Достижимая возможность; 4. Удельный расход топлива; 5. г/кВт; 6. Число оборотов: 2500-3000 об/мин; 7. Среднее давление; 8. Бар.
Теоретически определенное количество впрыскиваемого топлива служит в качестве исходной величины для конструирования системы впрыска. Характеристика полной нагрузки ограничивается путем ограничения по дымности двигателя в диапазоне более низких оборотов и путем допустимой температуры выхлопных газов или деталей в диапазоне более высоких оборотов. Действительно требуемые количества топлива определяются на двигателе в соответствии с эмпирическими величинами. Системы обычно конструируются в предположении высоты на уровне моря, т.е. величины мощности уменьшаются до этого уровня: если двигатель работает на высоте, превышающей уровень моря, то количество топлива должно быть скорректировано в соответствии с барометрической формулой, известной из физики. Уменьшение плотности воздуха на 7% на каждые 1000 м высоты используется как исходная величина.
Однако, в противоположность удельному расходу топлива, который определяется на теплом двигателе при постоянных условиях проверки, лишь расход топлива в движении обеспечит величины, используемые на практике.
Автомобили, в частности, работают главным образом на коротких расстояниях с частыми запусками холодного двигателя и в диапазоне низких оборотов. Необходимое обогащение на холодном двигателе приведет к явным различиям в расходе топлива.
Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С )
Рис. Сравнительный расход топлива после запуска холодного двигателя (10 ° С ):
1. Бензиновый двигатель 1,1л-37кВт; 2. Дизельный двигатель 1,5л-37 кВт; 3. Расход топлива, л; 4. Пройденное расстояние, км.
Есть много споров нужен ли EGR на дизеле, система нужная, много плюсов, но как всегда есть и минусы, чего больше, каждый в праве выбирать сам. После покупки и установки двигателя OM 603 TD, была необходимость снять турбину и выхлопной подающий газы на турбину коллектор, на этом коллекторе есть клапан EGR, при снятии и осмотре этого клапана обнаружилось около 5-8 мм липкой массы на стенках клапана и подающей воздух в цилиндры трубы. Первое решение помыть и поставить все на место, но изучив тему подробней, EGR — удалю.
Подборку статей, и рассуждений в интернете выкладываю для рассмотрения и обсуждения.
Всё о EGR (система рециркуляции выхлопных газов)
Назначение и принцип действия
Как известно, наиболее токсичными составляющими выхлопных газов автомобилей являются углеводороды, оксиды углерода и оксиды азота. С первыми двумя довольно эффективно справляется каталитический нейтрализатор, оксиды же азота «отсеиваются» им недостаточно. Для уменьшения вредных выбросов оксидов азота и была создана EGR (Exhaust Gas Recirculation) – система рециркуляции выхлопных газов. Она не предназначена для улучшения технических характеристик мотора, а устанавливается исключительно из экологических соображений.
Идея заключается в том, чтобы на определенных режимах работы двигателя подавать некоторую часть отработанных газов из выпускного коллектора во впускной. Повышенное содержание окислов азота в выбросах ДВС вызывается высокой температурой в камере сгорания. Катализатором реакции горения является кислород: чем больше кислорода – тем выше температура. А если подмешать к воздуху выхлопные газы, то содержание кислорода в нем уменьшится. В результате температура сгорания смеси и, соответственно, токсичность выхлопных газов понижаются.
EGR устанавливается и на бензиновые (кроме турбированных), и на дизельные двигатели. За счет избытка воздуха в дизеле образуется большее количество оксидов азота. Кроме улучшения экологических показателей (выброс NOx снижается до 50%), имеются еще некоторые «побочные» положительные последствия. В бензиновых моторах порция выхлопных газов, снижая разряжение во впускном коллекторе, уменьшает насосные потери, что способствует снижению расхода топлива на 2-3%. Работа при пониженной температуре в бензиновых двигателях снижает риск возникновения детонации, а работа дизельных моторов становится более мягкой. Выброс сажи у дизелей с системой EGR уменьшается на10%.
Алгоритм работы EGR зависит от типа двигателя. В дизелях клапан открывается на холостом ходу и подает до 50% объема воздуха на впуске. С ростом оборотов клапан пропорционально закрывается до полного закрытия при максимальной нагрузке. При прогреве мотора клапан также полностью закрыт. В бензиновых двигателях EGR не включается на холодном двигателе, на холостом ходу и на оборотах максимального крутящего момента. При низкой и средней нагрузке система обеспечивает 5-10% подаваемого на впуск воздуха.
Стоит отметить, что EGR зачастую превращается в головную боль для наших автомобилистов. Система довольно капризна, при ее работе (особенно на отечественном топливе) клапан EGR, впускной коллектор и находящиеся в нем датчики покрываются нагаром, что приводит к нестабильной работе двигателя. Клапан EGR – деталь дорогостоящая, поэтому многие автовладельцы вместо его замены прибегают к глушению всей системы.
А почему EGR не устанавливается на бензиновые турбодвигатели? На атмосферных двигателях система работает практически только на средних оборотах. А на моторах с турбонаддувом рабочий диапазон еще меньше — и выходит, что цель не оправдывает средства. Поэтому производители применяют другие способы снижения выбросов NOx: жидкостное охлаждение наддувочного воздуха (что снижает температуру в камере сгорания) и бесступенчатую систему изменения фаз газораспределения (обеспечивающую внутреннюю рециркуляцию отработавших газов). При внутренней рециркуляции часть выхлопных газов попадает обратно в цилиндр в моменты перекрытия клапанов, когда одновременно открыты и впускной и выпускной клапаны. Технически перекрытие можно организовать и с помощью подбора формы кулачков распредвала, но в этом случае рециркуляция будет осуществляться на всех режимах работы двигателя. В системах же бесступенчатого регулирования перекрытие клапанов по команде блока управления происходит только в необходимых режимах.
Типы конструкций
Хотя принцип работы всех систем одинаков, их конструктивное исполнение отличается большим разнообразием. В любой системе EGR главной деталью является клапан. Отличия состоят в способе управления его работой и, соответственно, составе элементов. Впервые EGR появились на американских автомобилях еще в начале 70-х годов прошлого века. Они были пневмомеханическими, то есть управлялись только разряжением впускного коллектора. Как и любая механическая система, она не отличалась высокой точностью работы. С внедрением электронных систем управления двигателем EGR стали электропневматическими (Euro-2 и -3), а в дальнейшем появились и полностью электронные (Euro-4 и -5).
Клапан EGR может устанавливаться на впускном коллекторе, во всасывающем тракте, или непосредственно на блок дроссельных заслонок. Так как в дизельных двигателях система EGR перепускает большее количество отработанных газов, то и клапаны в таких системах имеют перепускное отверстие большего диаметра по сравнению с бензиновыми. В некоторых дизелях, особенно турбированных, давление на впуске может превышать давление на выпуске, что делает невозможным рециркуляцию выхлопных газов. В таких случаях для создания необходимого пониженного давления во впускной трубопровод устанавливаются регулирующие (вихревые) заслонки.
В пневмомеханических системах клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной. При подаче разрежения в вакуумную полость мембрана преодолевает сопротивление пружины и открывает клапан. Выхлопные газы по каналу проходят в задроссельную зону впускного коллектора. Патрубок клапана EGR подключается к впускному коллектору в области дроссельной заслонки. На холостых оборотах и при торможении дроссельная заслонка закрыта, разрежение над заслонкой практически отсутствует, клапан EGR закрыт. При средних нагрузках двигателя дроссельная заслонка приоткрыта, и так как под ней возникает разрежение, то клапан EGR открывается. При полной мощности дроссельная заслонка открыта, разрежение в области дроссельной заслонки слабое, клапан EGR будет закрыт.
В электропневматических системах работой клапана управляет контроллер двигателя на основании показаний датчиков. В зависимости от того, какой датчик является основным, различают четыре типа систем:
с датчиком противодавления выхлопных газов;
с датчиком температуры выхлопных газов;
с датчиком положения клапана EGR;
с датчиком давления на впуске МАР (либо датчиком массового расхода воздуха МАF) вместе с датчиком кислорода (лямбда — зондом).
Кроме того, используются и другие датчики системы управления двигателем, например: датчик положения дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и др. На разных двигателях состав датчиков может меняться. ЭБУ в нужные моменты подает управляющие сигналы на электроклапан, который подключает или отключает источник разрежения к пневмоклапану EGR, Электроклапан имеет только два положения: открыт и закрыт. В более совершенных системах используется электропневматический преобразователь, который обеспечивает плавное регулирование степени рециркуляции. Для создания разряжения в некоторых конструкциях EGR может использоваться вакуумный насос.
В электронных системах EGR управление клапаном осуществляет непосредственно блок управления двигателем без использования вакуума. Существует две основные конструкции цифровых клапанов EGR: с тремя или двумя разновеликими отверстиями. Отверстия закрываются соленоидами в разных комбинациях. При трех отверстиях можно получить 7 различных уровней рециркуляции, при двух отверстиях – три уровня. Еще более совершенным является клапан, степень открытия которого определяет ЭБУ через шаговый электродвигатель. Таким образом, получается плавное регулирование потока выхлопных газов.
На некоторых двигателях в системе EGR применяется дополнительное охлаждение газов. Для этого клапан рециркуляции включается в штатную систему охлаждения. Такая мера позволяет еще больше снизить выброс оксидов азота.
Неисправности и обслуживание
Со временем детали системы EGR даже в исправном двигателе покрываются нагаром. Больше подвержены этому явлению дизеля из-за содержащейся в их «выхлопе» сажи. Частые поездки на короткие расстояния ускоряют процесс загрязнения. А в неисправном двигателе он усиливается многократно. Причинами могут быть применение некачественного топлива, нарушения в работе системы питания, общий износ двигателя, повышенное содержание масла во впускном тракте. Излишек масла появляется при неисправностях системы вентиляции картера, изношенных маслосъемных колпачках или направляющих клапанов, неисправностях турбокомпрессора (износ подшипников, забитая маслосливная магистраль), завышенном уровне масла или применении масла, несоответствующего двигателю.
От отложений нагара в первую очередь страдает клапан EGR. Нагар мешает клапану плотно закрываться, нарушает подвижность штока. В конечном итоге клапан в каком-то положении заклинивает, что приводит к нарушениям в работе двигателя. Проявляются эти нарушения по-разному, в зависимости от того, в каком положении «завис» клапан. Кроме того, последствия заклинивания клапана разнятся в зависимости от типа двигателя и особенностей конструкции самой системы EGR. Чаще всего неисправности системы EGR приводят к неравномерному холостому ходу (плаванье оборотов, заниженные или завышенные обороты) и двигатель часто глохнет. Также могут наблюдаться рывки и хлопки в глушителе при разгоне и дергания и хлопки на впуске при сбросе оборотов, падение мощности, затрудненный запуск. На бензиновых моторах появляется детонация и пропуски воспламенения, а работа дизелей становится «жесткой». На турбодизельных моторах незакрывающийся клапан EGR снижает производительность турбины. На некоторых автомобилях блок управления при нарушениях в работе системы EGR переводит двигатель в аварийный режим.
Иногда клапан EGR под воздействием высоких температур прогорает, что равносильно его заклиниванию в открытом состоянии. Причинами прогара могут быть неправильная работа системы управления клапаном, высокое противодавление выхлопных газов, неисправный перепускной клапан турбокомпрессора. Иногда к таким последствиям приводит тюнинг двигателя с целью поднятия давления наддува.
Необходимо отметить, что все вышеописанные неприятности характерны для пневмоклапанов, управляемых разряжением. Электрические же клапана гораздо меньше подвержены закоксовыванию. Парадоксально, но их ресурс ниже, чем у пневмоклапанов из-за механического износа подвижных деталей. Увеличившиеся зазоры забиваются сажей, причем очистке клапан не поддается, необходима только замена.
Однако не во всех проблемах, связанных с пневмо — EGR, повинен клапан. Иногда виноваты детали вакуумной системы или управляющие элементы. Поэтому не стоит торопиться демонтировать клапан, вначале нужно проверить, подается ли на него разряжение. На большинстве автомобилей вакуумом управляются не только клапан EGR, но и, например, клапан регулирования давления турбокомпрессора, заслонки во впускном коллекторе, заслонки климатической установки, усилитель тормозов и т.д. (все зависит от конкретной модели). Повреждение любой вакуумной трубки или заедание клапана, подсос воздуха во впускном коллекторе скажется на работе EGR. К нарушениям может приводить и неисправный управляющий электроклапан, подающий разрежение на пневмоклапан, и неисправный датчик, входящий в систему управления EGR.
Ресурс различных систем EGR составляет от 70 до 100 тысяч километров (в отечественных условиях около 50 тысяч). После этого ее компоненты подлежат замене. Это в идеале. Однако желающих платить немалые деньги находится немного. Несложное и своевременное обслуживание системы поможет продлить ей жизнь. В пневмоклапане EGR необходимо периодически очищать седло и шток от нагара с помощью жидкости для очистки карбюратора. Делать это нужно осторожно, чтобы жидкость, агрессивная к резине, при попадании на диафрагму клапана не повредила ее. В системах с управляющим электроклапаном в нем, как правило, имеется фильтр, защищающий вакуумную систему от загрязнения. Его необходимо очищать.
Когда EGR начинает давать сбои, многие автовладельцы предпочитают заглушить ее. Как правило, это делается с помощью вырезанной из тонкой жести прокладки, устанавливаемой под клапан. Среди специалистов мнения о глушении системы расходятся. Одни считают его совершенно безвредным, а некоторые даже полезным. Вторые же полагают, что в результате повышается температура в камере сгорания, а это увеличивает риск появления трещин в головке блока цилиндров.
Простое механическое глушение клапана и удаление вихревых заслонок (там, где они есть) не всегда приводит к желаемым результатам. На турбодизелях возможны проблемы с регулированием давления наддува и повышенным износом турбины. На современных двигателях клапан EGR необходимо «удалять» и программно – перепрошивкой блока управления. В противном случае контроллер будет постоянно выдавать ошибку или даже переводить двигатель в аварийный режим.
источник: Работа EGR
Как известно, единственно верного мнения не бывает, потому привожу еще такую информацию:
На сегодняшний день среди как владельцев автомобилей, так и среди многих Диагностов бытует мнение о бесполезности системы рециркуляции отработанных газов. Аргументы приводятся самые разные. Действительно, мощности автомобилю она не добавляет, а для Диагностов лишняя головная боль при выявлении неисправностей системы управления двигателем. Единственный и неоспоримый «плюс» системы — снижение содержания оксидов азота в выхлопе. Правда в связи с низкой экологической культурой нашего общества этот аргумент никак не перевешивает те «минусы», о которых говорили выше. Но так ли всё обстоит на самом деле? Недавно, для себя сделал настоящее открытие, которое в корне изменило моё отношение к этой проблеме.
Оказывается, не всё так просто, как может показаться на первый взгляд. Для этого вспомним ещё раз назначение этого клапана и в целом всей системы.
Клапан EGR-жизненно важный элемент контроля выпускных газов современного двигателя внутреннего сгорания. Его задача минимизировать образование оксидов азота (NOx), образующихся в процессе сгорания топлива. Клапан возвращает часть выхлопных газов обратно в камеру сгорания, разбавляя топливо – воздушную смесь, тем самым понижая температуру в камере ниже 2500 градусов F. Именно с этого уровня начинается образование оксидов азота.
Неправильное функционирование клапана ухудшает работу двигателя. Если клапан открыт в большей степени, чем необходимо – двигатель начинает неустойчиво работать на различных режимах, уменьшение степени рециркуляции отработанных газов ведёт к снижению мощности на некоторых режимах работы и к возможному появлению детонации, как следствию высокой температуры в камере сгорания. Так же, теряется контроль образования оксидов азота. То есть, это и есть случай простого глушения канала клапана EGR. Образовавшиеся при этом оксиды азота попадают с пропущенными мимо компрессионных колец выхлопными газами в полость блока двигателя и начинают непосредственно контактировать с моторным маслом.
А теперь внимание! Контакт оксидов азота с моторным маслом приводит к его деградации! Они, (NOx), укорачивают срок службы масла, увеличивая его азотирование и уменьшая способность масла к нейтрализации кислот, а также снижая его моющие свойства. В результате таких преобразований масло начинает густеть и (или) в нём появляются сгустки «грязи». Понятное дело, что всё это реально приближает капитальный ремонт двигателя, но это уже другая тема. Оптимальные настройки двигателя и заявленный производителями срок службы моторного масла, вот что такое правильная работа системы EGR и её клапана!
К выше написанному привожу цитату лучшего друга, инженера-конструктора по образованию, в мнении которого по вопросам связанным с дизельными двигателями никогда не сомневался
Цитата:
Температура повышается это да…Но проникновение оксидов азота чрез кольца и деградация масла это конечно бред…От части это правильно, но это настолько мало, что этим даже в формулах пренебрегают при конструировании камеры сгорания… У обычного СО намного больше плотность проникновения и то о деградации им картерного масла никто не говорит…К примеру капля воды(Та которая аш два о) при попадании в масло деградирует масло в сотни раз больше чем отработавшие газы за весь срок службы двигателя…Если так интересна механическая часть, то надо почитать литературки про проектирование выпускного коллектора, системы турбоннаддува, промежуточного охлаждения наддувочного воздуха при применении ЕГР…И узнать, что снятие егр(либо его глушение, либо неправильная работа клапана) приведут к изменению фаз газораспределения в сторону большей продувки выпускнго клапана, а следовательно применению другого распредвала, коллектора и остальных деталей, что для двигателя очень важно… Поэтому применение любых систем связанных с использованием отработавших газов только «душит» двигатель, но хорошо влияет на качество отработавших газов…В доказательство могу предоставить протоколы испытаний двигателей любого экологического стандарта с предоставлением характеристик и температурных режимов двигателя…
и еще одно:
Цитата:
Вспомнил ещё… Общался я как-то с одним конструктором по этой проблемке…Так вот если подойти к автомобилю со стороны выхлопной трубы и провести пальцем по внутреннему диаметру этой трубы, то вся рука будет в саже…А сажа это несгорешее топливо, оксиды серы и грубых металлов…Так вот ЕГР и перепускает эту сажу обратно во впускной коллектор и саму камеру сгорания…Сажа как известно не горит, и все эти металлы несгоревшие царапают стенки цилиндра, ДЕГРАДИРУЮТ масло, забивают все датчики во впускном коллекторе, ухудшаю распыл форсунок и бла бла бла…
Вся эта информация приводится, чтобы вы, прочитав, сами пришли к мнению глушить вам егр или нет и каковы возможны последствия.
На своем авто я заглушил EGR, перед этим отмыл подающую трубу от сажи и нагара.
Работа была проделана в процессе Запуск двигателя OM603 и женидьба кузова.
Неисправные ЕГТ датчики
Датчики температуры отработанных газов (Exhaust Gas Temperature) служат для мониторинга температуры выхлопных газов. Слишком высокая температуры на выпуске может повредить двигатель. Особенно сильно страдают от перегрева выпускные клапаны, выпускной коллектор и турбонагнетатель. Для защиты данных компонентов двигателя были созданы датчики EGT. При повышении температуры на бензиновом двигателе выше 980 градусов происходит обогащение смеси до значений AFR 11-12 единиц, температура снижается, так как обогащенная смесь испаряясь уносит избыточное тепло. Если угол зажигания не совпадает с оптимальным (сильно поздний), происходит ещё более сильное обогащение смеси до значений примерно AFR 10.5 единиц. Если датчик ЕГТ выходит из строя, то загорается ошибка по его неисправности и двигатель уходит в аварийный режим работы со снижение мощности. Это сделано для защиты от возможного перегрева при отсутствии информации от датчика. На современных бензиновых моторах производители отказались от датчиков ЕГТ, но принцип работы остался. В заводских условиях, на испытательном стенде, инженеры создают все возможные условия работы мотора с подключенным датчиком ЕГТ. Снимают показания с датчиков температуры впускного воздуха, оборотов коленчатого вала, температуры двигателя, датчика массового расхода воздуха (ДМРВ), показания лямбда-зонда и так далее. Затем датчик температуры выхлопных газов снимается с мотора и создаётся математическая модель работы ЕГТ. При соответствующих условиях работы, когда это необходимо, смесь обогащается для снижения температуры. Благодаря системе ЕГТ состав смеси можно поддерживать на оптимальном уровне AFR 14.7 до того момента пока не наступит перегрев. Это позволяет повысить тягу с низких оборотов двигателя, так как такой состав смеси быстрее раскручивает крыльчатки турбин и выводит их на полную мощность. Как только турбина вошла в рабочий диапазон и нужное давление наддува достигнуто, смесь обогащается до AFR 12.5-13.5, ещё до включения ЕГТ.
На дизельном двигателе датчики ЕГТ измеряют температуру выхлопных газов и при перегреве снижают запрашиваемый крутящий момент путём умножения его на понижающий коэффициент для защиты двигателя от повреждений. При повреждении датчика на дизельном двигателе происходит снижение мощности. Датчики ЕГТ используется для работы и диагностики сажевого фильтра.
Exhaust Gas — обзор
Датчик кислорода в выхлопных газах
Вспомните из главы 4, что количество кислорода в выхлопных газах используется в качестве косвенного измерения соотношения воздух / топливо на впуске. В результате одним из наиболее важных датчиков автомобильных двигателей, используемых сегодня, является датчик кислорода в выхлопных газах (EGO). Этот датчик часто называют лямбда-датчиком от греческой буквы лямбда ( λ ), которая обычно используется для обозначения коэффициента эквивалентности (как определено в главе 4):
(5.61) λ = воздух / топливо (воздух / топливо при стехиометрии)
Когда соотношение воздух / топливо находится на стехиометрии, значение для λ равно 1. Когда топливно-воздушная смесь бедная, состояние представлено как λ > 1. И наоборот, когда топливовоздушная смесь богатая, условие представлено как ( λ <1).
Два типа используемых датчиков EGO основаны на использовании активных оксидов двух типов материалов. В одном используется диоксид циркония (ZrO 2 ), а в другом — диоксид титана (TiO 2 ).Первый тип традиционно используется чаще всего. Рис. 5.22A представляет собой фотографию традиционного датчика EGO ZrO 2 . На рис. 5.22B схематично изображена установка датчика на выхлопной системе. На рис. 5.22C схематично показана конструкция отдельных компонентов и то, как выхлопные газы воздействуют на датчик EGO.
Рис. 5.22. Изображение датчика EGO. (A) Изображение примерного датчика EGO; (B) Иллюстративная установка; и (C) Воздействие выхлопных газов.
По сути, датчик EGO состоит из секции в форме гильзы из ZrO 2 с тонкими платиновыми электродами внутри и снаружи ZrO 2 . Внутренний электрод подвергается воздействию воздуха, а внешний электрод подвергается воздействию выхлопных газов через пористое защитное покрытие.
Упрощенное объяснение работы датчика EGO основано на распределении ионов кислорода. Ионы кислорода имеют два лишних электрона, поэтому ионы заряжены отрицательно. ZrO 2 имеет тенденцию притягивать ионы кислорода, которые накапливаются на поверхности ZrO 2 непосредственно внутри платиновых электродов.
Платиновая пластина на стороне сравнения воздуха ZrO 2 подвергается гораздо более высокой концентрации ионов кислорода, чем сторона выхлопных газов. Сторона опорного воздуха становится электрически более отрицательной, чем сторона выхлопных газов; следовательно, на материале ZrO 2 существует электрическое поле, и в результате возникает напряжение В, или . Полярность этого напряжения положительная на стороне выхлопных газов и отрицательная на стороне опорного воздуха ZrO 2 .Величина этого напряжения зависит от концентрации кислорода в выхлопных газах и от температуры датчика.
Количество кислорода в выхлопных газах выражается парциальным давлением кислорода. По сути, это парциальное давление представляет собой ту часть общего давления выхлопных газов, которая немного выше (но почти равна атмосферному давлению), что связано с концентрацией кислорода в составном выхлопном газе. Парциальное давление кислорода выхлопных газов для богатой смеси изменяется в диапазоне 10 — 16 –10 — 32 атмосферного давления.Парциальное давление кислорода для бедной смеси составляет примерно 10 — 2 атм. Следовательно, для богатой смеси существует относительно низкая концентрация кислорода в выхлопе и более высокое выходное напряжение датчика EGO. Для полностью нагретого датчика EGO выходное напряжение составляет около 1 В для богатой смеси и около 0,1 В для бедной смеси.
Желательные характеристики EGO
Характеристики датчика EGO, которые желательны для типа системы управления топливом с ограниченным циклом, который обсуждался в главе 4, следующие:
- 1.
Резкое изменение напряжения при стехиометрии
- 2.
Быстрое переключение выходного напряжения в ответ на изменение содержания кислорода в выхлопных газах
- 3.
Большая разница в выходном напряжении датчика между богатой и бедной смесью
- 4.
Стабильное напряжение относительно температуры выхлопных газов
Характеристики переключения
Время переключения для датчика EGO также необходимо учитывать в приложениях управления.Идеальная характеристика для регулятора предельного цикла показана на рис. 5.23. Стрелка, указывающая вниз, указывает на изменение V o , когда соотношение воздух / топливо изменялось от богатого до обедненного. Стрелка вверх указывает на изменение V o при изменении соотношения воздух / топливо от бедной до богатой. Обратите внимание, что этот датчик EGO имеет характеристики переключения с гистерезисом. Модель идеального датчика EGO использовалась в главе 4 для объяснения управления топливом с обратной связью, в котором гистерезис был пренебрежимо мал.
Рис. 5.23. Характеристики переключения идеального датчика EGO.
На рис. 5.24 показаны фактические характеристики отношения напряжение / эквивалентность датчика для обычного коммерчески доступного (полностью прогретого) датчика EGO. Сравнение характеристик этого датчика с характеристиками идеального датчика показывает, что падение напряжения от богатой смеси к бедной имеет конечный наклон и происходит на бедной стороне стехиометрии. Кроме того, напряжение на клеммах датчика EGO является непрерывной функцией λ .Это напряжение также является непрерывной функцией λ для перехода от бедной к богатой, но имеет очень крутой наклон при λ = 1.
Рис. 5.24. Напряжение коммерческого датчика ЭГО в сравнении с λ .
Температура влияет на время переключения и выходное напряжение. Время переключения при двух температурах показано на рис. 5.25. Обратите внимание, что время на деление вдвое больше для дисплея при 350 ° C, чем при 800 ° C. Это означает, что время переключения составляет примерно 0,1 с при 350 ° C, тогда как при 800 ° C оно составляет около 0.05 с. Это изменение времени переключения 2: 1 из-за изменения температуры.
Рис. 5.25. Переходные процессы переключения датчика ЭГО. (A) при 350 ° C и (B) при 800 ° C.
Температурная зависимость выходного напряжения датчика EGO очень важна. График на рис. 5.26 показывает температурную зависимость выходного напряжения датчика EGO для бедной и богатой смесей и для двух различных сопротивлений нагрузки 5 и 0,83 МОм. Выходное напряжение датчика EGO для богатой смеси находится в диапазоне примерно 0,80–1.0 В для диапазона температуры выхлопных газов 350–800 ° C. Для бедной смеси это напряжение находится примерно в диапазоне 0,05–0,07 В для того же диапазона температур.
Рис. 5.26. Температурные характеристики датчика ЭГО.
При определенных условиях контроль топлива с помощью датчика EGO будет работать в режиме разомкнутого контура, а для других условий он будет работать в режиме замкнутого контура (как будет объяснено в главе 6). Датчик EGO не следует использовать для управления при температурах ниже примерно 300 ° C, потому что разница между богатым и обедненным напряжениями быстро уменьшается с температурой в этой области.Это важное свойство датчика частично отвечает за необходимость работы системы управления подачей топлива в режиме разомкнутого контура при низких температурах выхлопных газов. Работа в замкнутом контуре с выходным напряжением EGO, используемым в качестве входа ошибки, не может начаться, пока температура датчика EGO не превысит 300 ° C. Работа в режиме без обратной связи нежелательна, поскольку регулирование выбросов выхлопных газов не так надежно, как работа с обратной связью, особенно когда автомобиль стареет и параметры двигателя могут изменяться. Хотя важно ускорить переход от разомкнутого к замкнутому циклу (особенно при запуске холодного двигателя), напряжение датчика EGO должно быть достаточным для работы в замкнутом цикле.
Когда температура выхлопных газов становится поводом для беспокойства?
Q:
У меня уличный четырехдверный пикап Ford 1940 года выпуска с Corvette 350 1974 года с четырьмя болтами и трансмиссией 700-R4. Я просверлил двигатель 0,030 и полностью перестроил. У него мягкий кулачок Edelbrock, гидравлические подъемники и зубчатый привод. Коллекторы имеют керамическое покрытие. Я обеспокоен тем, что некоторые цилиндры сильно нагреваются. Когда двигатель прогрелся, с помощью инфракрасного термометра я получаю следующие показания на трубках коллектора на холостом ходу:
| Цилиндр No.1 | 300 градусов F. |
| Цилиндр № 2 | 300 градусов F. |
| Цилиндр № 3 | 530 градусов F. |
| Цилиндр № 4 | 450 градусов F. |
| Цилиндр № 5 | 360 градусов F. |
| Цилиндр № 6 | 470 градусов F. |
| Цилиндр № 7 | 350 градусов F. |
| Цилиндр No.8 | 390 градусов F. |
У меня три цилиндра работают горячее других. Я спросил нескольких механиков и одного производителя двигателей, что могло вызвать это, но ни у кого нет ответа. Может, это не о чем беспокоиться?
A:
Вы правы, здесь не о чем беспокоиться. Показания температуры выхлопных газов на холостом ходу (EGT) на бензиновом двигателе просто неточны. «Показания температуры EGT без нагрузки бессмысленны», — заявляет производитель двигателей Кен Дутвейлер.Это связано с тем, что дозирование топлива по-прежнему контролируется системой холостого хода, поэтому картина и распределение топлива не совсем однородны и, следовательно, не указывают на то, что двигатель видит в условиях работы. «Должно быть движение воздух / топливо, поэтому нельзя ожидать равных EGT на холостом ходу», — объясняет Стив Брул из Westech Performance. «В этот момент топливо просто течет через щель передачи холостого хода карбюратора; настоящего распыления нет». Другими словами, показания температуры необходимо снимать под нагрузкой — по крайней мере, в установившемся режиме с небольшим дросселем, 3000 об / мин в течение не менее 30 секунд; еще лучше было бы при полностью открытой дроссельной заслонке (WOT).В любом случае, реально для этого требуется двигатель или динамометрический стенд.
Но даже под нагрузкой на общие показания EGT влияет так много различных факторов, что их не следует рассматривать в качестве основного надежного средства настройки. Во-первых, керамическое покрытие на коллекторах сбивает показания; вам действительно нужна фактическая температура газа в трубке, что означает наличие термопар на каждой трубке. Во-вторых, показания необходимо снимать на одинаковом расстоянии на каждой трубе относительно выпускного фланца. В-третьих, даже если измерения проводятся на одинаковом расстоянии от фланца, изгибы трубок изменят показания: чем сильнее изгиб, тем выше наблюдаемая температура.В-четвертых, наблюдаемые температуры могут варьироваться из-за многих факторов, включая конструкцию впускного коллектора, настройку карбюратора и угол опережения зажигания. Например, увеличение опережения зажигания снижает EGT, потому что смесь горит раньше. Высовывание карбюратора поднимает EGT. И бегуны впускного коллектора на одном четырехцилиндровом впуске не имеют одинаковой длины. В значительной степени при чтении фактических значений температуры вам необходимо иметь предварительный опыт того, что ранее считалось «нормальным» для конкретной комбинации.Исходя из этого, отклонения EGT от известного хорошего исходного уровня указали бы на необходимость дальнейшего исследования.
Сказав, что, согласно Брулу, «правильный» EGT — это температура, при которой ваш двигатель развивает максимальную мощность в течение времени и оборотов, на которых он будет работать. Каждая комбинация двигателей немного отличается, поэтому производители двигателей часто не хотят называть точных цифр. Если вы прижмете его, Дутвейлер процитирует
00 градусов на внешней стороне трубы при 3000 об / мин после 30 секунд под нагрузкой.«Коллекторы с покрытием могут быть на 200300 градусов холоднее, поэтому с ними можно рассчитать примерно 700 градусов. Что касается показаний WOT, на бензиновом двигателе без наддува я считаю 12001300 градусов нормальным; добавьте еще 300400 градусов на форсированном двигателе. Я вижу разницу в 400 градусов между диапазоном цилиндров, это было бы проблемой ». Брюл добавляет: «Если вы видите 800 градусов или 1700 градусов на безнаддувном двигателе на WOT, очевидно, это не соответствует норме. Помните, что широко открытое пространство — вот где эти вещи становятся критическими.»
Предполагая, что под нагрузкой наблюдается большое несоответствие, вам необходимо затем выполнить дополнительные проверки: сжатие при запуске (цилиндры должны качать то же самое в пределах 510 фунтов на кв. Дюйм), окраску свечей зажигания, состояние провода свечи и общую целостность системы зажигания .Если все это проверено, то посмотрите на распределение топлива, форму и изгибы коллекторной трубы, а также кривую искры.
См. Все 3 фотографииИтог: не полагайтесь на температуру EGT для настройки двигателя с искровым зажиганием. Термопара в двигателе — это свеча зажигания! »- утверждает Дутвейлер.«Даже в сегодняшнем мире NASCAR считывание показаний пробки имеет решающее значение. Оно точно скажет вам, насколько горячий цилиндр». Для Брюла тепловая пушка — это «не что иное, как увидеть, сломалось ли коромысло — скажем, в одном цилиндре 240 градусов, а в других — около 550».
Для заядлых тюнеров, занимающихся разработкой динамометрического стенда, оптимальным средством настройки будет установка широкополосного датчика кислорода в каждой трубке (а не только в коллекторе), но теперь мы выходим за рамки настоящего домашнего хотроддинга. .
Современный блок управления двигателем для 1991 Z28
HOT ROD на помощь (ноябрь.2014), в котором рассказывалось об обновлении Buick Grand National Turbo V6 1987 года Ребекки Робб, поднялось то, о чем я думал некоторое время: как преобразовать старый компьютер OBD I в современный EFI. У меня очень чистый и стоковый Z28 1991 года выпуска. Он работает нормально, но очень мало влияет на производительность. Это просто серийный маломощный двигатель. Я подумал, что если бы я мог перейти на современный EFI и позволить этому компьютеру управлять движком, все можно было бы улучшить. Черт возьми, я даже не могу переключить заднюю передачу, не сжег новый чип.Есть ли кто-нибудь, кто сделает такой переход на старый, уже вышедший из употребления, малолитражный Chevy?
Подобно методике «hop-up», использованной при спасении Buick в ноябре 2014 г., Дэн Уайт также предлагает жгуты проводов plug-and-play для большинства старых автомобилей GM EFI, включая ваш Tuned Port Injection (TPI) Z28. Как вы помните, это позволяет адаптировать новейшие программируемые пользователем системы FAST EFI к существующим жгутам проводов. Новый блок управления двигателем даже устанавливается в том же месте. Вам нужно будет добавить широкополосный датчик кислорода и просверлить сквозное отверстие в брандмауэре, как описано в инструкциях к комплекту.Это самый простой и наименее болезненный подход к модернизации системы управления двигателем.
Просмотреть все 3 фотографииОднако, если ваш двигатель сейчас работает нормально, послепродажный компьютер на самом деле не улучшит общую производительность на серийном безнаддувном автомобиле, таком как ваш. Но он действительно обеспечивает основу для дополнительных модификаций, которые будут, включая современные послепродажные алюминиевые головки, коллекторы с 1- или 178-дюймовыми первичными ободами, кулачок 220 градусов (при 0,050) и (что наиболее важно) улучшения индукции. .Длинные ограничительные бегунки старого TPI ограничивают потенциал любых других модов для хот-родов; это то, что я называю доминирующим настраивающим фактором. Если вы не заботитесь о сохранении первоначального внешнего вида автомобиля, Дэн Уайт считает, что воздухозаборники для фронтального погрузчика имеют тенденцию иметь проблемы с распределением топлива, поэтому для интенсивного использования он склоняется к одноплоскостному четырехцилиндровому воздухозаборнику, который Принимает послепродажный четырехцилиндровый корпус дроссельной заслонки и имеет форсунки EFI. Edelbrock и Weiand предлагают этот тип коллектора, но они не крепятся болтами к чугунным головкам производства 1987-1995 годов с угловыми отверстиями под центральные болты, которые поставлялись на вашем Camaro (но на этом этапе, если вы следуете «плану» «подробно описано выше, вы в любом случае инвестировали бы в набор серьезных послепродажных алюминиевых головок).Edelbrock PN 29785 или Weiand PN 9901-101-1 — это воздухозаборники EFI с центральной загрузкой, которые подходят к обычным малоблочным головкам Chevy с невысокими направляющими и 12 крепежными болтами, которые расположены под одинаковым углом. Edelbrock PN 29135 или Weiand PN 9901-107 подходят для головок Vortec с 8 болтами.
Впускной канал TBI на двигатель ящика GM 350 / 290HP?
У меня потребление GM TBI 1987 года. Можно ли установить его на двигатель ящика 350 GM, который почти не используется, проехав всего 2500 миль? Это стандартный двигатель в ящике мощностью 350/290 л.с. с головками сторонних производителей.
Предполагая, что двигатель будет либо 350/290 л.с. Deluxe (PN 19244450) или Standard (PN 12499529), он должен иметь головки блока цилиндров PN 93438648. Несмотря на запутанный список в каталоге Chevrolet Performance 2014 года, Кен Кейси из John Elway Chevrolet подтверждает эта головка представляет собой полностью обычную отливку из чугуна с камерами объемом 76 куб. см и стандартной схемой расположения впускных болтов 1986 года и ранее — это означает, что все отверстия для впускных болтов просверлены под одним и тем же углом 90 градусов относительно впускного фланца. К сожалению, впускной канал TBI — с его разными углами крепления центральных болтов — не предназначен для непосредственного крепления на болтах.По словам Кена Фаулера из Scoggin-Dickey, вы могли бы выполнить эту работу, отправив впускное отверстие в механический цех, чтобы обработать его четыре монтажных фланца с центральными болтами под правильным углом для ранних головок. Затем удлините отверстия для болтов, чтобы они совпали с отверстиями в старых головках.
Влияние низких температур окружающей среды на состав выхлопных газов и отложений бензиновых двигателей | ICEF
Для соответствия будущим нормам выбросов для двигателей внутреннего сгорания, связанные с системой условия холодного пуска при движении на короткие расстояния представляют собой особую проблему.В этих условиях выбросы загрязняющих веществ серьезно увеличиваются из-за внутреннего воздействия двигателя и неблагоприятных условий эксплуатации систем нейтрализации выхлопных газов. В качестве вторичного эффекта состав выхлопных газов оказывает значительное влияние на осаждение аэрозолей посредством различных механизмов осаждения и на процессы загрязнения компонентов, переносящих выхлопные газы. Кроме того, может отрицательно сказаться эффективность систем нейтрализации выхлопных газов.
В этом исследовании состав выхлопных газов и отложений трехцилиндрового бензинового двигателя с турбонаддувом исследуется на месте перед каталитическим нейтрализатором при температуре окружающей среды и запуска двигателя от -22 ° C до 23 ° C с использованием преобразования Фурье. инфракрасный спектрометр и спектрометр частиц.Для исследования холодного пуска используется современный бензиновый двигатель с серийной периферией двигателя. В частности, исследование поведения отложений в выхлопной системе бензиновых двигателей при холодном запуске в динамических условиях вождения представляет собой исключительную задачу из-за более низкой средней концентрации сажи в выхлопных газах по сравнению с дизельными двигателями и до сих пор не проводилось. рассмотрен в таком виде. Новый метод отбора проб позволяет проводить анализ образовавшихся отложений ex-situ в течение одного цикла движения.Как числовая концентрация частиц, так и скорость осаждения выше в процедуре тестирования реальных выбросов от вождения (RDE), чем во внутригородской части всемирного согласованного цикла испытаний легковых автомобилей (WLTC). Кроме того, при понижении температуры окружающей среды увеличивается количество отложений, состоящих преимущественно из сажи и незначительной доли летучих соединений. Хотя первичные гранулометрические составы осажденных частиц сажи не изменяются при изменении граничных условий, степень графитации внутри частиц увеличивается с увеличением температуры выхлопных газов.
Датчик температуры выхлопных газов | Mein Autolexikon
Датчики температуры выхлопных газов являются неотъемлемой частью современных автомобилей, поскольку они защищают компоненты, подверженные воздействию потока горячих выхлопных газов, от критического перегрева.
Функция
Двигатели становятся все более экологичными и экономичными, но в то же время все более мощными. Это в первую очередь достигается за счет так называемого уменьшения габаритов, которое включает в себя разработку двигателей с меньшей мощностью и использование турбонаддува или наддува для компенсации связанной с этим потери мощности.
Вследствие этого развития технология датчиков температуры выхлопных газов в последние десятилетия стала еще более сложной. В то время как основная цель датчиков изначально заключалась в контроле каталитических нейтрализаторов, с тех пор они стали абсолютно необходимыми для защиты компонентов.
Чувствительный элемент установлен на конце корпуса. Этот элемент представляет собой термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Это означает, что он имеет высокое сопротивление при низкой температуре и низкое сопротивление при высокой температуре.Другими словами, сопротивление уменьшается с повышением температуры. Каждому измеренному сопротивлению в блоке управления назначается температура.
Возможный диапазон измерения и точное значение сопротивления, присвоенное температурам, варьируются в зависимости от конструкции датчика. Материал элемента основан на структуре перовскита, образованной сплавами триоксида титана (TiO3).
Датчики температуры выхлопных газов в бензиновых и дизельных двигателях
В наши дни датчики температуры выхлопных газов используются в автомобилях с дизельными и бензиновыми двигателями.
Бензиновые двигатели
В бензиновых двигателях основная функция датчиков температуры выхлопных газов заключается в защите компонентов от перегрева. В этом случае необходимо контролировать критически важные компоненты, прежде всего, турбокомпрессор и каталитический нейтрализатор. Если датчик температуры сигнализирует о повышении температуры в этих компонентах, блок управления двигателем предпринимает соответствующие действия для понижения температуры, например, путем снижения давления наддува (и, следовательно, мощности).
В зависимости от настройки системы управления двигателем, защита каталитического нейтрализатора обеспечивается увеличением количества впрыскиваемого топлива (и, следовательно, расхода топлива) для охлаждения каталитического нейтрализатора. Усовершенствованные современные двигатели с прямым впрыском, а иногда и с режимом сжигания обедненной смеси особенно важны в этом отношении и требуют соответствующего контроля.
Дизельные двигатели
В дизельных двигателях датчики температуры выхлопных газов также используются для контроля температуры сажевого фильтра (DPF).Акцент в данном случае делается не столько на защите от перегрева. Это больше вопрос установления того, что температура, необходимая для самоочистки (регенерации) сажевого фильтра, достигается.
Другие применения датчиков температуры выхлопных газов
Датчики температуры выхлопных газов также используются в узлах восстановления оксидов азота (NOX). К ним относятся катализаторы накопления NOX для бензина и каталитические нейтрализаторы SCR или LNT для дизельных двигателей.Здесь целью контроля температуры является проверка достижения минимальной температуры, необходимой для работы каталитических нейтрализаторов, и их предохранение от перегрева. Датчики температуры выхлопных газов последних поколений имеют диапазон измерения от -40 до + 900˚C.
Некоторые системы рециркуляции выхлопных газов теперь также оснащены датчиками температуры. Измеренное значение используется для диагностики системы рециркуляции отработавших газов (OBD). Эти датчики в основном работают так же, как и другие датчики температуры выхлопных газов, однако они более компактны и имеют более низкую максимальную измеряемую температуру 400 ° C.
Монтажные позиции
Монтажные позиции датчиков температуры различаются в зависимости от целей, для которых они используются, как описано выше: они устанавливаются перед или после турбокомпрессора, перед или после каталитического нейтрализатора, перед и после него DPF (сажевый фильтр) и компоненты системы снижения выбросов NOX.
Монтажные позиции датчиков температуры выхлопных газов
Монтажные позиции датчиков температуры различаются в зависимости от целей, для которых они используются, как описано выше: они устанавливаются перед или после турбокомпрессора, перед или после каталитического нейтрализатора, перед и после DPF (сажевый фильтр) и у компонентов системы снижения выбросов NOX.
Разбираемся с вашими датчиками: датчик температуры выхлопных газов
Благодаря все более строгим законам о выбросах, датчики температуры выхлопных газов становятся все более популярными в современных автомобилях. А поскольку они часто выходят из строя, они также становятся все более популярными. Здесь мы объясняем, что делает датчик температуры выхлопных газов, почему и как он выходит из строя, и как его заменить, чтобы вы могли воспользоваться этой быстрорастущей возможностью обслуживания с качественным ремонтом, выполненным с учетом лучших практик.
Что такое датчик температуры выхлопных газов?
Как следует из названия, датчик температуры выхлопных газов измеряет температуру выхлопных газов. Затем эта информация передается обратно в блок управления двигателем или ЭБУ, где предпринимаются соответствующие действия. В бензиновых двигателях его основная роль заключается в защите ключевых компонентов от более высоких температур, характерных для двигателей меньшего размера, поэтому, если датчик обнаруживает чрезмерную температуру, ЭБУ снижает температуру, например, за счет снижения давления наддува в случае турбокомпрессора. или увеличение количества топлива, впрыскиваемого в каталитический нейтрализатор.В дизельных двигателях датчики температуры выхлопных газов также используются для контроля температуры сажевого фильтра (DPF), чтобы установить правильную температуру для регенерации, уменьшая вредные выбросы. Нередко на выхлопе устанавливают три или более датчика; один перед турбокомпрессором, один перед сажевым фильтром и третий после сажевого фильтра.
Как работают датчики температуры выхлопных газов?
Есть два типа датчиков температуры выхлопных газов; один с чувствительным элементом с положительным температурным коэффициентом (PTC), а другой с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), единственная разница заключается в том, как они измеряют температуру.Элемент NTC имеет высокое сопротивление при низких температурах и низкое сопротивление при высоких температурах. Другими словами, его сопротивление уменьшается с повышением температуры. В то время как в элементе PTC, наиболее распространенном типе, сопротивление увеличивается в соответствии с температурой. В любом случае сопротивление в блоке управления двигателем назначается температуре и предпринимаются соответствующие действия.
Почему выходят из строя датчики температуры выхлопных газов?
Одной из частых причин выхода из строя датчика температуры выхлопных газов является воздействие чрезмерно высоких температур — в некоторых случаях более 900 ° C — именно от этого они защищают другие компоненты.Как и все проводные датчики, сильная вибрация также может ослабить внутренние соединения, а любые изгибы или скручивания могут привести к разрыву провода, что делает их особенно уязвимыми для повреждения при замене других компонентов в выхлопной системе. Все это, наряду с загрязнением другими жидкостями, такими как масло или антифриз, может повлиять на характеристики чувствительности датчика, что приведет к его отклонению за пределы допуска и неточным показаниям.
Каковы симптомы неисправности датчика температуры выхлопных газов?
Неисправный датчик температуры выхлопных газов может негативно повлиять на систему нейтрализации выхлопных газов автомобиля, что приведет к появлению следующих симптомов:
- Контрольная лампа двигателя: если ЭБУ обнаруживает проблему с датчиком или сигналом, он включает контрольную лампу двигателя.
- Пониженная топливная эффективность: если датчик выдает неправильное напряжение, процесс регенерации DPF может занять больше времени, что приведет к увеличению расхода топлива.
- Ненужная регенерация DPF: неисправные датчики также могут привести к ненужной регенерации, причиняя неудобства владельцу транспортного средства.
- Неудачный тест на выбросы: ложное показание может привести к неисправности системы рециркуляции отработавших газов без включения контрольной лампы двигателя. Это может привести к сбою теста на выбросы.
- Отказ компонента: повышение температуры выхлопных газов также может способствовать преждевременному выходу из строя других выхлопных или внутренних компонентов двигателя.
Как устранить неисправность датчика температуры выхлопных газов?
Чтобы диагностировать неисправный датчик температуры выхлопных газов, выполните следующие действия:
- Проведите электронную проверку и считайте коды неисправностей с помощью диагностического прибора.
- Осмотрите разъемы на предмет признаков коррозии или ослабленных соединений.
- Проверьте проводку на предмет обрывов или повреждений, которые могут вызвать короткое замыкание на массу.
- Осмотрите датчик на предмет скопления загрязнений и при необходимости очистите чистой сухой тканью.
- Для проверки датчика используйте отдельное устройство измерения ИК и сравните показания с данными в реальном времени, полученными при использовании диагностического прибора. Запустите двигатель, чтобы температура выхлопных газов увеличилась, и сравните показания.
- При включенном зажигании автомобиля и отключенном разъеме датчика EGT измерьте напряжение на разъеме датчика — должно быть 5 вольт. Если нет, то проследите провод обратно к ЭБУ и проверьте там питание.
Каковы распространенные коды неисправностей датчика температуры выхлопных газов?
Общие коды неисправностей включают:
- P0544: Датчик температуры ОГ, банк 1, датчик 1 — неисправность электрической цепи
- P0546: Датчик температуры ОГ, ряд 1, датчик 1 — высокий уровень входного сигнала
- P2033: Температура ОГ, ряд 1, датчик 2 — высокий уровень сигнала
- P247A: Датчик температуры ОГ, ряд 1, датчик 3 — вне допустимого диапазона
- P0549: Датчик температуры ОГ, ряд 2, датчик 1 — высокий уровень сигнала
- P2031: Температура ОГ 1, датчик 2 — неисправность электрической цепи
Обратите внимание, что по своей конструкции датчики PTC будут продолжать передавать дезинформацию в ЭБУ без установки диагностического кода неисправности.
Как заменить датчик температуры выхлопных газов?
Если температура выхлопных газов неверна, его необходимо заменить — просто следуйте практическому совету:
- Найдите неисправный датчик. Обратите внимание, что положение может варьироваться в зависимости от их функции; до или после турбокомпрессора, каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, а также в системе снижения выбросов NOX.
- Затем отсоедините электрический разъем и открутите датчик с помощью торцевого ключа, стараясь не повредить близлежащие компоненты.
- Подготовьте новый датчик, при необходимости нанеся противозадирный состав на резьбу. Обращайтесь осторожно, чтобы не повредить компонент.
- Установите новый датчик температуры выхлопных газов и затяните с требуемым моментом в соответствии с рекомендациями производителя транспортного средства.
- Установите на место электрический разъем, а затем отрицательную клемму аккумуляторной батареи.
- Теперь снова подключите диагностический прибор и удалите все связанные коды неисправностей.
- Включите зажигание и убедитесь, что индикатор проверки двигателя не горит и выхлопная система работает правильно.
- Наконец, проведите дорожное испытание.
Насколько сильно нагревается выхлоп автомобиля? 🏎️
Зная диапазон температур, в котором обычно должны находиться выхлопные трубы, автомобилисту легче определить любое необычное повышение или понижение температуры в выхлопной системе вашего автомобиля.
В камере сгорания автомобиля выделяются отработанные токсичные газы. Выхлопная система отводит эти газы сгорания от двигателя к точке выхода. Эти пары необходимо охладить, так как они очень горячие, и очистить их.Выхлопные трубы, вероятно, самая горячая часть вашего автомобиля. Очень мощные автомобили могут заставить выпускной коллектор светиться в моторном отсеке.
Следуйте этой статье, чтобы узнать, насколько нагревается выхлопная труба автомобиля и какие факторы определяют эти температуры:
Температура выхлопной трубы или глушителя — около 1000F
Средний диапазон температур выхлопной системы составляет от 600 до 930 по Фаренгейту. Вождение в течение длительного времени или более интенсивное вождение автомобиля также может привести к повышению температуры до 1600 — 1800 по Фаренгейту.
Выхлопная система состоит из множества частей. Это означает, что температура будет различаться в разных частях выхлопной трубы. Вокруг каталитического нейтрализатора и изгибы выхлопной трубы рядом с цилиндром являются наиболее горячими частями выхлопной системы.
Глушители — 1200F
Горячие дымовые газы из двигателя попадают в глушитель. Глушитель рассеивает мощные звуковые волны из выхлопных газов. В результате глушитель достигает температуры 1200 по Фаренгейту, пока двигатель работает.Чем выше частота вращения, тем выше температура в глушителе.
Температура может также повыситься из-за неэффективного сгорания газов.
Каталитические нейтрализаторы — 1400F
Каталитические нейтрализаторы удаляют любые вредные выбросы, присутствующие в выхлопных газах. Они часто достигают температуры 1400 по Фаренгейту. Однако, если несгоревшие газы из камеры сгорания проходят через каталитический нейтрализатор, температура значительно повышается.
Кислородный или лямбда-зонд
Кислородный датчик на самом деле является одной из самых горячих точек в выхлопной системе.Датчик измеряет процентное содержание кислорода в выхлопных газах, передает эту информацию в систему управления двигателем или ЭБУ, а затем соответствующим образом регулирует топливно-воздушную смесь.
Датчик устанавливается после (и перед в некоторых автомобилях) каталитического нейтрализатора и работает с чрезвычайно высокими температурами, настолько горячими, что в некоторых автомобилях он иногда светится белым.
Как работает выхлопная система автомобиля?
Прежде чем мы определим, почему компоненты выхлопной системы автомобиля достигают экстремальных температур, нам необходимо понять, как работает выхлопная система.
Каковы основные функции выхлопной системы? Чтобы снизить уровень шума, удалите выхлопные газы, чтобы снизить расход топлива и повысить производительность двигателя.
Выхлопная система состоит из следующих элементов: выпускной коллектор, резонатор, каталитический нейтрализатор, кислородный или лямбда-зонд, глушитель, выхлопная труба и выхлопная труба. В зависимости от марки вашего автомобиля компоновка системы может отличаться.
Начнем с выпускного коллектора. Здесь токсичные газы из камеры сгорания собираются из головки блока цилиндров и направляются от двигателя в выхлопную трубу.Теперь газы имеют очень высокую температуру, и, поскольку выпускной коллектор сделан из чугуна, он может выдерживать эти горячие пары.
Обычно есть 3 или 4 цилиндра, которые помогают удалять газы, а затем выпускают их через единственный цилиндр, называемый передней трубой.
В современных автомобилях выхлопные газы достигают первого кислородного датчика. Датчик кислорода измеряет количество кислорода в выхлопных газах, отправляет эту информацию в ЭБУ, затем компьютер использует эту информацию, чтобы определить, сколько топлива впрыскивается в двигатель.
Затем выхлопные газы, содержащие окись водорода и окись углерода, проходят через каталитический нейтрализатор, где они превращаются в инертные, менее вредные газы. После этого газы пройдут через второй датчик кислорода, и он сравнит количество кислорода с первым датчиком кислорода, убедившись, что каталитический нейтрализатор работает.
Вновь преобразованные газы проходят через резонатор. Резонатор изменяется и немного приглушает звуки, исходящие от двигателя.Он издает более приятный звук, прежде чем он достигнет глушителя, без снижения мощности, вырабатываемой двигателем.
Глушитель формирует и снижает уровень шума, производимого выхлопными газами автомобиля. Чтобы подавить шум этих звуковых волн, они проходят через несколько камер разного размера, где звуковые волны сталкиваются со стенками и разрушаются из-за трения.
Наконец, выхлопные газы, состоящие из менее вредных газов и звуковых волн значительно меньшего размера, выходят из выхлопной трубы в атмосферу.
Насколько сильно нагревается выхлопная труба автомобиля?
Теперь, когда мы установили типичные температуры различных компонентов в выхлопной системе, мы можем определить, какие различные факторы могут вызывать колебания температуры в выхлопной трубе.
Состояние выхлопной системы
Общее состояние выхлопной системы должно быть удовлетворительным, поскольку от него будут зависеть различные температуры, которые вы получите в трубе.Выхлопная система всегда должна быть в хорошем состоянии для максимальной эффективности выброса топлива.
Ненормально высокие температуры могут быть достигнуты, если в вашей выхлопной системе много изгибов или сужений. Это связано с тем, что горячие выхлопные газы не могут легко уйти.
Обороты двигателя
Конечно, газы сгорания поступают из двигателя. Таким образом, чем быстрее движется автомобиль, тем быстрее работает двигатель, а это означает, что выпускной клапан посылает больше сгоревших газов с высокими температурами, каждый раз нагревая выхлопную трубу.
Если во время движения двигатель работает со скоростью 2000 об / мин или более, температура выхлопных газов может значительно подняться до 1100 по Фаренгейту или даже больше, что приведет к более горячей выхлопной трубе. Однако, если двигатель работает на 700 об / мин или меньше, температура выхлопных газов будет 660 по Фаренгейту или даже меньше, что приведет к более прохладной выхлопной трубе.
Чем выше частота вращения, тем горячее выхлопная труба.
Длина выхлопной трубы
Выхлопная труба предназначена для отвода выхлопных газов из глушителя в заднюю часть автомобиля в атмосферу.
Длина выхлопной трубы может определять, насколько горячей или холодной остается выхлопная труба, когда автомобиль неподвижен или движется.
Чем дольше проходят горячие выхлопные газы, тем больше тепла будет потеряно перед выходом из автомобиля. С другой стороны, чем короче расстояние, тем больше вероятность, что газы будут теплее и, следовательно, иметь более горячую выхлопную трубу.
Наличие более длинной выхлопной трубы в некоторых случаях более выгодно для выхлопной системы, поскольку выхлопные трубы будут холоднее, чем короче.
Состояние двигателя
Чтобы определить, находится ли ваш двигатель в оптимальном состоянии, автомобиль должен иметь хорошие рабочие характеристики и выделять необходимое количество тепла в выхлопных газах. Двигатель будет потреблять максимальное количество топлива и вырабатывать наибольшее количество лошадиных сил. Таким образом, температура естественным образом повышается с увеличением числа оборотов.
Неисправный или старый двигатель с техническими проблемами не работает должным образом, что может привести к перегреву.
Если в выхлопную систему попадают газы сгорания с более высокой температурой, чем обычно, выхлопные трубы станут более горячими, а также не будут работать.
Советы по предотвращению повреждения компонентов выхлопной системы
Выхлопная система и выхлопные трубы имеют очень высокие температуры, поэтому компоненты вокруг выхлопной трубы также могут быть повреждены.
Вот несколько способов избежать этого:
Изолировать выхлопную трубу
Это очень эффективный способ удержания тепла внутри и предотвращения утечки тепла в другие части автомобиля вокруг выхлопной трубы.
Несмотря на то, что тепло не уходит, это не снижает производительность выхлопной системы.
Выхлопные обертки или ленты наматываются по спирали вокруг выхлопной трубы или коллектора для изоляции труб. Кремнезем, стекловолокно, базальт и керамика — это материалы, которые вы можете использовать для выхлопных труб, которые могут выдерживать более высокие температуры. Стекловолокно начинает плавиться при температуре 1500 по Фаренгейту.
Они доказали свою эффективность, поскольку испытания показали, что выхлопные трубы, изготовленные из таких материалов, могут снизить температуру моторного отсека на целых 50%.
Используйте светоотражающий барьер между моторным отсеком и выхлопной трубой
Иногда бывает трудно предотвратить попадание тепла в пространство от выхлопной трубы. Напротив, вы можете отражать тепло от моторного отсека и других компонентов вокруг него.
Тепло может быть отражено с помощью отражающего барьера или материала, который стоит между моторным отсеком и выхлопной трубой.
Контроль нагрева проявился в последних моделях автомобилей, поскольку производители автомобилей создали рельефные тепловые экраны из алюминия или стали.Эти экраны находятся на расстоянии 1-2 см от выпускного и выпускного коллектора, и это создает воздушный зазор, который помогает избавиться от избыточного тепла.
Как изолировать компоненты вокруг выхлопной трубы
Вместо непосредственной изоляции выхлопных газов вы можете защитить компоненты, окружающие выхлоп. Это, что касается изоляции выхлопных газов, будет проще и не потребует изоляции, не пропуская избыток тепла.
Такие компоненты, как кабели, проводка, шланги и жесткие трубопроводы, которые находятся рядом с выхлопом, могут быть изолированы с помощью тепловых рукавов.Они уменьшают тепловое повреждение и используются во многих отсеках двигателей новых автомобилей. Нагревательные рукава обычно изготавливаются из алюминиевой фольги и изолирующего стекловолокна. Отражающая алюминиевая фольга отражает тепло, исходящее от выхлопных газов.
Наружный слой из лавсановой фольги — еще один популярный материал для тепловых рукавов. Майлар состоит из микроскопического слоя фольги, ламинированного внешним слоем полиэфирной смолы с изолирующей основой из стекловолокна. Этот внешний слой из полиэстера делает майлар очень прочным, но он может гореть при температуре 400 по Фаренгейту.
Однако с дополнительным более толстым внешним слоем из алюминиевой фольги и изолирующего стекловолокна тепловой рукав способен изолировать брандмауэры, двигатели или другие компоненты и выдерживать более высокие температуры, до 1220 по Фаренгейту.
Как насчет использования воздуха?
Когда воздух попадает в маленькие карманы, он действует как отличный изолятор. Подумайте, как устроены стеклопакеты.
В пенополистироле и изоляционных материалах для потолка они задерживают воздушные карманы и снижают теплопроводность.В результате, как выхлопные трубы и тепловые рукава, тепло не может передаваться через материал и действует как тепловой блок. Именно воздух, находящийся между волокнами, снижает теплопроводность.
Как определить неисправный выхлоп
Неисправный выхлоп можно определить по множеству признаков и симптомов. Если ваша выхлопная труба горячее или холоднее, чем обычно, то водитель может подозревать, что проблема в выхлопной системе или в состоянии двигателя.
Если у вас возникла какая-либо из проблем с выхлопной системой, перечисленных ниже, ее нельзя избегать, и вам необходимо принять немедленные меры.
Почему моя выхлопная система издает странные звуки?
Один из явных признаков неисправности выхлопной системы — это издаваемый ею звук. Разные звуки отражают поврежденный компонент выхлопной системы.
Если ваш выхлоп издает громкий рев, проверьте глушитель. Поскольку глушитель находится дальше всего от двигателя и конденсирует коррозионные кислоты, глушитель рискует подвергнуться коррозии, что приведет к утечке газов и, как следствие, к возникновению такого шума.
Пыхтящий шум означает, что в выхлопной системе может быть закупорка.
Если есть трещина в выхлопной системе, выхлопной трубе или протекающая прокладка, это приведет к шипению или свисту.
Выхлопная система, которая сместилась или смещена, может издавать дребезжащий звук из-под автомобиля.
Кронштейны и подвески удерживают выхлопные системы на месте и обеспечивают поддержку выхлопной трубы. Если опорный кронштейн, зажим или крепление ослабли, будет производиться громкая металлическая вибрация.Что-то, касающееся выхлопной трубы, также будет издавать такой же звук. Если какой-либо из опорных элементов сломается, подвергнется коррозии или отвалится, это может привести к преждевременному отказу выхлопной системы, поскольку корпус выхлопной системы не закреплен.
A Low Fuel Efficiency
Автомобиль с проблемой выхлопа потребляет больше топлива, чем обычно. Это происходит, когда устройство контроля выбросов выхлопных газов не работает должным образом. Двигатель должен работать еще больше, чтобы это компенсировать, и в результате сливается топливо, чтобы автомобиль продолжал движение.
Чтобы избежать этого увеличения расходов на топливо, проверьте всю выхлопную систему, чтобы устранить эту проблему как можно скорее.
Дымовые утечки в автомобиль
Многие токсичные газы выводятся из двигателя через выхлопную систему и из выхлопной трубы в атмосферу. Однако если выхлопные газы можно определить по запаху, значит, с вашей выхлопной системой что-то не так.
Воздействие таких газов, как окись углерода, может быть очень опасным при вдыхании, вызывая сонливость у пассажиров в автомобиле.Кроме того, негерметичная выхлопная труба также приведет к появлению запаха газа, попадающего в кабину. В этом случае не садитесь за руль.
Конденсированные выхлопные трубы
Токсичные газы направляются от двигателя и превращаются в воду и углекислый газ в каталитической камере. Однако, если вода не может выйти, крошечные отверстия, вызывающие утечки и ржавчину, могут образоваться в результате конденсации в глушителе.
Конденсированные негерметичные выхлопные трубы следует рассматривать как опасные, и необходимо немедленно проверить всю выхлопную систему.
Визуальная проверка
Знание того, как выглядит хорошая и эффективная выхлопная система, имеет решающее значение для выявления любых физических повреждений. Выхлопная труба, которая находится не на своем месте, волочится или свисает, является ненормальным. Это может вызвать утечки в трубе и появление неприятных звуков. Свисающие выхлопные трубы могут в любой момент оторваться и нанести ущерб другим транспортным средствам и автомобилистам.
При движении по бездорожью или по ухабам такой толчок автомобиля может привести к потере деталей выхлопной системы.Поэтому важно визуально проверить всю выхлопную систему на предмет каких-либо дефектов и исправить или заменить ее.
Ржавчина
Еще одна проблема, которую можно определить визуально при ржавлении.
Ржавчина образуется в результате контакта воды с выхлопными газами и соединения с дымовыми газами, что приводит к коррозии системы. Часто в глушителе, если газы недостаточно горячие для испарения, происходит внутренняя конденсация из-за отложения воды, которая вызывает ржавчину внутри глушителя.В условиях сильного снегопада и дождя чаще всего возникают проблемы с ржавчиной в автомобилях.
Использование вашего автомобиля в коротких поездках приведет к большей коррозии выхлопной системы, чем дальние поездки.
Если ржавчина обнаружена на поверхности любого из компонентов выхлопной системы, это может не выглядеть серьезно. Ржавчина может пройти через поверхность компонентов или заржаветь изнутри.
Если один компонент подвергся коррозии, вполне вероятно, что другие части, которые были установлены в то же время, также будут подвержены коррозии.В некоторых ситуациях различные компоненты выхлопной системы могут фактически слиться вместе из-за накопления тепла, а также будут вместе подвергаться коррозии. Таким образом, разделить эти части чрезвычайно сложно.
С помощью отвертки вы можете аккуратно соскрести ржавчину, чтобы проверить, не ослабла ли какая-либо из поверхностей. Если отверстие образуется легко, то эти компоненты необходимо заменить.
Низкая мощность и ускорение
Выхлопная система соединена с двигателем. Итак, если выхлоп неэффективен, например, газы сгорания перегревают систему, то двигателю придется работать усерднее.Это приведет к снижению мощности и ускорению двигателя.
Каталитические преобразователи
Мы знаем типичную температуру каталитического нейтрализатора. Итак, какой ущерб каталитической камере могут нанести экстремальные температуры?
Чрезвычайно высокие температуры из-за несгоревших газов в выхлопных газах могут вызвать повреждение мелкодисперсного материала катализатора. По мере того, как происходит меньшее химическое превращение, каталитический нейтрализатор становится менее эффективным, и производительность двигателя снижается.Это опасно для окружающей среды, так как теперь из выхлопных газов выходит больше вредных газов.
С другой стороны, когда каталитический нейтрализатор нагревается до более низких температур, это также создает проблемы. Например, если камера погружена в воду, внутренняя сотовая структура может разорваться, а это означает, что выход в выхлопную трубу будет заблокирован. Это снизит эффективность двигателя и мощность двигателя.
Выхлопные системы и закон
Если выхлопная система вашего автомобиля производит чрезмерное количество выхлопных газов, то полицейский имеет право потребовать удаления автомобиля с дороги.Кроме того, если выхлопная система слишком шумная и сломана, ваш автомобиль может подвергнуться проверке со стороны полиции. Неправильные выбросы, исходящие из выхлопной системы, могут быть идентифицированы в вашем тесте MOT и не будут работать до тех пор, пока неисправность не будет устранена.
Выбросы NOx дизельными двигателями
Двумя наиболее значительными загрязнителями, производимыми людьми (антропогенными), являются выбросы NOx и твердые частицы.
В. Что означает термин NOx?
A. Относится к оксидам азота.Пуристы сказали бы, что это относится только к оксиду азота (NO) и диоксиду азота (NO 2 ), но большинство также включает в это описание закись азота (N 2 O). Есть и другие варианты, но их концентрация в атмосфере слишком мала.
В. Почему образуются газы NOx?
A. Существует три основных причины выбросов NOx: —
- Высокотемпературное сгорание топлива при достаточно высокой температуре (выше примерно 1300 ° C / 2370 ° F) для окисления части азота в воздухе до газов NOx.Это включает сжигание водорода, так как он горит при очень высокой температуре. Комментарии к дизельным двигателям приведены ниже.
- Сжигание растительного материала выделяет оксиды азота, так как все растения содержат азот.
- Химические и промышленные процессы, в которых используется азотная кислота, нитраты или нитриты, будут выделять газы NOx.
В. В чем разница в сгорании топлива между дизельным двигателем и бензиновым / бензиновым двигателем?
А.
В бензиновом / бензиновом двигателе смесь топлива и воздуха впрыскивается в камеру.Он сжимается, а затем воспламеняется свечой зажигания.
В дизельном двигателе воздух впрыскивается в цилиндр и сжимается примерно в два раза сильнее, чем в бензиновом / бензиновом двигателе. Это сжатие генерирует тепло, так что дизельное топливо самопроизвольно сгорает при впрыске.
В. Почему дизельные двигатели производят больше NOx, чем бензиновые?
A. Дизельные двигатели работают при более высоких температуре и давлении, чем бензиновые двигатели. Эти условия способствуют образованию газов NOx.Количество зависит от объема и продолжительности самой горячей части пламени.
В. Почему автомобили с дизельным двигателем более экономичны, чем автомобили с бензиновым / бензиновым двигателем?
A. Дизельное топливо производит больше энергии для данного объема (дизельное топливо имеет более низкую теплотворную способность, но более высокую плотность, чем бензин / бензин). Кроме того, более высокая температура сгорания в дизельном двигателе делает его более эффективным. Тепловые двигатели могут производить более полезную работу, если они работают при более высоких температурах.
Q.Как снизить выбросы NOx от дизельных двигателей?
A. Путем снижения температуры сгорания, обычно за счет рециркуляции выхлопных газов (EGR). Часть выхлопных газов охлаждается и впрыскивается обратно в камеру сгорания. В выхлопных газах меньше кислорода, потому что некоторое количество кислорода было израсходовано при предыдущем сгорании, поэтому не так много кислорода для подпитки пламени. Выхлопной газ также имеет более высокую теплоемкость, чем воздух, поэтому для его нагрева требуется больше времени.
В. Есть ли другие последствия использования системы рециркуляции отработавших газов?
А.Да, есть обратная сторона. По мере того, как температура сгорания падает, снижается мощность и экономия топлива.
В. Как удалить NOx из выхлопных газов?
A. Существуют различные методы, в зависимости от области применения, хотя большие усилия прилагаются к разработке горелок, которые в первую очередь сокращают выбросы NOx.
- Селективное каталитическое восстановление (SCR) — наиболее распространенный метод для выхлопных газов дизельных транспортных средств, но он дорогостоящий, поэтому не используется в небольших дешевых транспортных средствах.Существуют различные патентованные смеси аммиака и мочевины, которые можно впрыскивать в выхлопной поток. Они реагируют с газами NOx через катализатор, который превращает их в безвредные азот и воду.
- Избирательное некаталитическое восстановление (SNCR) — происходит в воздуховоде с температурой около 1000 ° C (1800 ° F). Впрыскивается мочевина или аммиак, и газы NOx восстанавливаются до азота без необходимости использования катализатора.
- В промышленных масштабах выхлопные газы можно очищать химическими веществами , такими как гидроксид натрия, пероксид водорода или смесь пероксида водорода и азотной кислоты.Эти химические вещества вступают в реакцию с газами NOx и удаляют их.
В. Почему вредны газы NOx?
A. Двигатели внутреннего сгорания могут производить все три оксида азота.
Закись азота (N 2 O) , также известный как «веселящий газ».
- Это серьезный парниковый газ, который определяется как в 298 раз хуже, чем CO 2 , из-за его радиационного эффекта и времени, необходимого для его расщепления.
- Используется как анестетик и обычно считается нетоксичным. Он действительно вступает в реакцию с витамином B12, что может быть проблемой для людей с дефицитом.
- Он распадается в стратосфере и катализирует распад озона. Озон в верхних слоях атмосферы жизненно важен для поглощения УФ-лучей; на поверхности земли это вредно.
Оксид азота (NO) .
- Легко окисляется в атмосфере до диоксида азота.
- Нетоксичен в небольших количествах, фактически он играет жизненно важную роль в качестве регулятора в организме человека.
Двуокись азота (NO 2 ) .
- Основной загрязнитель и компонент смога. Его коричневые пары могут быть знакомы по школьным химическим экспериментам.
- Он реагирует с водой с образованием азотной кислоты, поэтому так раздражает глаза и дыхательные пути.
Q.Что такое выбросы SOx?
A. При сжигании топлива в двигателе вся сера превращается в газообразный диоксид серы (SO 2 ). Он легко растворяется в воде с образованием кислоты, которая вызывает раздражение дыхательных путей при ее вдыхании.
